Com trobar electrons de Valence: 12 passos (amb imatges)

2024 Autora: Jason Gerald | [email protected]. Última modificació: 2024-01-16 19:15

En química, els electrons de valència són els electrons situats a la capa externa d’electrons d’un element. Saber trobar el nombre d’electrons de valència en un àtom determinat és una habilitat important per als químics, ja que aquesta informació determina els tipus d’enllaços químics que es poden formar. Afortunadament, tot el que necessiteu per trobar els electrons de valència és la taula periòdica regular dels elements.

Pas

Part 1 de 2: Trobar electrons de valència amb la taula periòdica

Metalls sense transició

Pas 1. Cerqueu la taula periòdica dels elements

Aquesta taula és una taula codificada per colors formada per moltes caixes diferents que contenen tots els elements químics coneguts per l’home. La taula periòdica proporciona una gran quantitat d'informació sobre els elements: utilitzarem part d'aquesta informació per determinar el nombre d'electrons de valència de l'àtom que estem estudiant. Normalment, podeu trobar aquesta informació a la portada d’un llibre de text de química. També hi ha bones taules interactives disponibles en línia aquí.

Pas 2. Etiqueu cada columna de la taula periòdica d'elements de l'1 al 18

Normalment, a la taula periòdica, tots els elements d’una columna vertical tenen el mateix nombre d’electrons de valència. Si la vostra taula periòdica encara no té un número a cada columna, numereu-la des de l'1 a la columna més esquerra fins al 18 a la columna més dreta. En termes científics, aquestes columnes s’anomenen "grup" element.

Per exemple, si utilitzem la taula periòdica on els grups no estan numerats, escriuríem 1 per sobre de l’hidrogen (H), 2 per sobre del beril·li (Be), i així fins a 18 per sobre de l’heli (He)

Pas 3. Cerqueu el vostre element a la taula

Ara, cerqueu l'element per al qual voleu conèixer els electrons de valència a la taula. Podeu fer-ho mitjançant el símbol químic (la lletra de cada casella), el número atòmic (el número situat a la part superior esquerra de cada casella) o qualsevol altra informació que tingueu a la taula.

A efectes de demostració, anem a trobar els electrons de valència per a un element d'ús freqüent: carboni (C).

Aquest element té un nombre atòmic de 6. Aquest element es troba per sobre del grup 14. En el següent pas, buscarem els seus electrons de valència.
En aquesta subsecció, ignorarem els metalls de transició, que són elements en blocs quadrats dels grups 3 a 12. Aquests elements difereixen lleugerament dels altres, de manera que els passos d'aquesta subsecció no s'apliquen a aquest element. Consulteu com fer-ho a la subsecció següent.

Pas 4. Utilitzeu els números de grup per determinar el nombre d'electrons de valència

El nombre de grup d'un metall que no és de transició es pot utilitzar per trobar el nombre d'electrons de valència a l'àtom de l'element. Unitat de lloc del número de grup és el nombre d'electrons de valència de l'àtom de l'element. En altres paraules:

Grup 1: 1 electrons de valència
Grup 2: 2 electrons de valència
Grup 13: 3 electrons de valència
Grup 14: 4 electrons de valència
Grup 15: 5 electrons de valència
Grup: 6 electrons de valència
Grup: 7 electrons de valència
Grup: 8 electrons de valència (excepte l'heli, que té 2 electrons de valència)
En el nostre exemple, atès que el carboni es troba al grup 14, podem dir que té un àtom de carboni quatre electrons de valència.

Metall de transició

Pas 1. Cerqueu els elements dels grups 3 a 12

Com es va assenyalar anteriorment, els elements dels grups 3 a 12 s’anomenen metalls de transició i es comporten de manera diferent dels altres elements en termes d’electrons de valència. En aquesta secció, explicarem la diferència, fins a cert punt, sovint no és possible assignar electrons de valència a aquests àtoms.

A efectes de demostració, prenem el Tàntal (Ta), element 73. En els passos següents, buscarem els seus electrons de valència (o, si més no, provarem).
Tingueu en compte que els metalls de transició inclouen la sèrie de lantànids i actinids (també anomenats metalls de les terres rares), dues files d'elements que normalment es troben a la part inferior de la resta de la taula, començant per lantà i actini. Tots aquests elements inclouen grup 3 a la taula periòdica.

Pas 2. Comprendre que els metalls de transició no tenen electrons de valència tradicionals

Entendre que la raó per la qual els metalls de transició no funcionen realment com la resta de la taula periòdica requereix una petita explicació de com funcionen els electrons en els àtoms. Vegeu a continuació una visió general ràpida o ometeu aquest pas per obtenir la resposta immediatament.

A mesura que s’afegeixen electrons als àtoms, aquests electrons s’ordenen en diferents orbitals, essencialment diferents regions al voltant de l’àtom on es troben els àtoms. Normalment, els electrons de valència són els àtoms de la capa més externa, és a dir, s’hi afegeixen els darrers àtoms.
Per raons que són una mica complicades d’explicar aquí, quan s’afegeixen àtoms a la capa externa d’un metall de transició (més a continuació), els primers àtoms que entren a la closca tendeixen a actuar com electrons de valència normals, però després d’això, electrons no es comporta d’aquesta manera, i els electrons d’altres capes orbitals de vegades fins i tot actuen com electrons de valència. Això significa que un àtom pot tenir diversos electrons de valència en funció de com es manipuli.
Per obtenir una explicació més detallada, consulteu la pàgina dels electrons de valència de Clackamas Community College.

Pas 3. Determineu el nombre d'electrons de valència en funció del nombre de grups

De nou, el número de grup de l'element que esteu veient us pot indicar quants electrons de valència té. Tanmateix, per als metalls de transició no es pot seguir cap patró: el nombre de grups normalment correspondrà a una sèrie d’electrons de valència possibles. Els números són:

Grup 3: 3 electrons de valència
Grup 4: 2 a 4 electrons de valència
Grup 5: 2 a 5 electrons de valència
Grup 6: 2 a 6 electrons de valència
Grup 7: 2 a 7 electrons de valència
Grup 8: 2 o 3 electrons de valència
Grup 9: 2 o 3 electrons de valència
Grup 10: 2 o 3 electrons de valència
Grup 11: 1 a 2 electrons de valència
Grup 12: 2 electrons de valència
En el nostre exemple, atès que el tàntal es troba al grup 5, podem dir que el tàntal té entre dos i cinc electrons de valència, segons la situació.

Part 2 de 2: Trobar electrons de valència per configuració d'electrons

Pas 1. Apreneu a llegir les configuracions d'electrons

Una altra manera de trobar els electrons de valència d’un element és amb una cosa que s’anomena configuració electrònica. La configuració d’electrons pot semblar complicada, però és només una manera de representar els orbitals d’electrons en un àtom amb lletres i números, i és fàcil si sabeu què feu.

Vegem un exemple de configuració de l'element sodi (Na):

1s²2 s²2p⁶3s¹
Tingueu en compte que aquesta configuració electrònica simplement repeteix un patró com aquest:

(número) (lletra)^{(número superior)}(número) (lletra)^{(número superior)}…
… etc. Patró (número) (lletra) primer és el nom de l'electró orbital i ^{(número superior)} és el nombre d'electrons en aquest orbital - ja està!
Per tant, per exemple, diem que el sodi sí 2 electrons en orbital de 1 s afegit 2 electrons en orbital de 2 s afegit 6 electrons en orbitals de 2p afegit 1 electró a l’orbital 3s.

El total és d’11 electrons: el sodi és l’element número 11, per tant, té sentit.

Pas 2. Cerqueu la configuració electrònica de l'element que esteu estudiant

Un cop coneguda la configuració electrònica d’un element, trobar el nombre d’electrons de valència és bastant fàcil (excepte, per descomptat, per als metalls de transició). Si se us dóna la configuració del problema, podeu passar al següent pas. Si heu de buscar-lo vosaltres mateixos, doneu un cop d'ull a continuació:

Aquí teniu la configuració completa d’electrons per a ununoctium (Uuo), element número 118:

1s²2 s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5 s²4d¹⁰5p⁶6 s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁶
Ara que teniu la configuració, tot el que heu de fer per trobar la configuració electrònica d’un altre àtom és omplir aquest patró des de zero fins que us quedeu sense electrons. Això és més fàcil del que sembla. Per exemple, si volguéssim crear un diagrama orbital per al clor (Cl), element número 17, que té 17 electrons, ho faríem així:

1s²2 s²2p⁶3s²3p⁵
Fixeu-vos que el nombre d’electrons suma 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Només cal canviar la quantitat de l'orbital final; la resta és la mateixa perquè els orbitals anteriors a l'últim orbital estan plens.
Per a altres configuracions d'electrons, vegeu també aquest article.

Pas 3. Afegiu electrons a les closques orbitals amb la regla de l’octet

Quan s’afegeixen electrons a un àtom, cauen en diversos orbitals en l’ordre enumerat anteriorment: els dos primers electrons van a l’orbital 1s, els dos electrons següents van a l’orbital 2s, els sis electrons següents van a l’orbital 2p i així successivament. Quan treballem amb àtoms fora dels metalls de transició, diem que aquests orbitals formen closques orbitals al voltant de l'àtom, amb cada closca successiva més allunyada de la capa anterior. A més de la primera carcassa, que només pot contenir dos electrons, cada carcassa pot contenir vuit electrons (a més, de nou, quan es treballa amb metalls de transició). Regla de l’octet.

Per exemple, suposem que mirem l’element Bor (B). Com que el nombre atòmic és cinc, sabem que l’element té cinc electrons i la seva configuració electrònica té aquest aspecte: 1s²2 s²2p¹. Com que la primera capa orbital només té dos electrons, sabem que el bor només té dues closques: una capa amb dos electrons 1s i una capa amb tres electrons dels orbitals 2s i 2p.
Com a exemple més, un element com el clor tindria tres closques orbitals: una amb electrons 1s, una amb dos electrons 2s i sis electrons 2p i una amb dos electrons 3s i cinc electrons 3p.

Pas 4. Cerqueu el nombre d'electrons que hi ha a la capa exterior

Ara que ja coneixeu la capa d’electrons del vostre element, trobar els electrons de valència és molt fàcil: només cal que utilitzeu el nombre d’electrons que hi ha a la capa externa. Si la capa externa està plena (és a dir, si la capa externa té vuit electrons, o per a la primera capa té dos), l’element es torna inert i no reaccionarà fàcilment amb altres elements. Tanmateix, de nou, aquesta regla no s'aplica als metalls de transició.

Per exemple, si fem servir bor, ja que hi ha tres electrons a la segona capa, podem dir que el bor té tres electrons de valència.

Pas 5. Utilitzeu les files de la taula com a forma abreujada de trobar closques orbitals

Les files horitzontals de la taula periòdica s’anomenen "punt" element. Començant a la part superior de la taula, cada període correspon al nombre de closques d'electrons que té l'àtom en aquest període. Podeu utilitzar-lo com a forma abreujada per determinar quants electrons de valència té un element; només heu de començar a la part esquerra del període en comptar els electrons. Una vegada més, cal ignorar els metalls de transició per a aquest mètode.

Per exemple, sabem que l'element seleni té quatre closques orbitals perquè es troba al quart període. Com que és el sisè element de l'esquerra en el quart període (ignorant els metalls de transició), sabem que la seva quarta capa externa té sis electrons i, per tant, el seleni té sis electrons de valència.

Consells

Tingueu en compte que la configuració d’electrons es pot escriure de manera concisa utilitzant els gasos nobles (elements del grup 18) per substituir els orbitals al començament de la configuració. Per exemple, la configuració electrònica del sodi es pot escriure com [Ne] 3s1, de fet, és el mateix que el neó, però amb un electró addicional a l'orbital 3s.
Els metalls de transició poden tenir subconchas de valència que no s’omplen completament. La determinació del nombre exacte d’electrons de valència en metalls de transició implica principis de la teoria quàntica que no es tracten en aquest article.
Tingueu en compte que la taula periòdica difereix d’un país a un altre. Per tant, comproveu si feu servir la taula periòdica correcta per evitar confusions.