כיצד למצוא אלקטרונים ערכיות: 12 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: Jason Gerald | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-16 19:28

בכימיה, אלקטרונים ערכיים הם האלקטרונים הנמצאים בקליפת האלקטרונים החיצונית ביותר של יסוד. הידיעה כיצד למצוא את מספר האלקטרונים הערכיים באטום נתון היא מיומנות חשובה לכימאים מכיוון שמידע זה קובע את סוגי הקשרים הכימיים שניתן ליצור. למרבה המזל, כל מה שאתה צריך כדי למצוא את אלקטרונים הערכיות הוא הטבלה המחזורית הרגילה של היסודות.

שלב

חלק 1 מתוך 2: מציאת אלקטרונים ערכיים עם הטבלה המחזורית

מתכות ללא מעבר

שלב 1. מצא את הטבלה המחזורית של היסודות

טבלה זו היא שולחן מקודד בצבע המורכב מקופסאות רבות ושונות המכילות את כל היסודות הכימיים המוכרים לאדם. הטבלה המחזורית מספקת מידע רב על היסודות - נשתמש בחלק מהמידע הזה לקביעת מספר אלקטרונים הערכיות באטום שאנו לומדים. בדרך כלל, אתה יכול למצוא מידע זה על עטיפת ספר לימוד כימיה. יש גם טבלאות אינטראקטיביות טובות הזמינות כאן באינטרנט.

שלב 2. תייג כל עמודה בטבלה המחזורית של היסודות מ -1 עד 18

בדרך כלל, בטבלה המחזורית, לכל היסודות בעמודה אנכית יש אותו מספר אלקטרונים ערכי. אם הטבלה המחזורית שלך כבר לא כוללת מספר בכל עמודה, ספר אותה מ -1 בעמודה הימנית ביותר ל -18 בעמודה הימנית ביותר. במונחים מדעיים, עמודים אלה נקראים "קְבוּצָה" אֵלֵמֶנט.

לדוגמה, אם נשתמש בטבלה המחזורית שבה הקבוצות ללא מספר, היינו כותבים 1 מעל מימן (H), 2 מעל בריליום (Be), וכך הלאה עד 18 מעל הליום (He)

שלב 3. מצא את האלמנט שלך בטבלה

כעת, מצא את האלמנט שעבורו אתה רוצה לדעת את אלקטרונים הערכיות על השולחן. אתה יכול לעשות זאת באמצעות הסמל הכימי (האות בכל תיבה), המספר האטומי (המספר בפינה השמאלית העליונה של כל תיבה), או כל מידע אחר העומד לרשותך בטבלה.

• למטרות הדגמה, בואו למצוא את אלקטרונים הערכיות של אלמנט הנמצא בשימוש תכוף מאוד: פחמן (C).

  ליסוד זה מספר אטומי 6. יסוד זה ממוקם מעל קבוצה 14. בשלב הבא נחפש את אלקטרונים הערכיות שלו.

• בסעיף קטן זה נתעלם ממתכות המעבר, שהן אלמנטים בבלוקים מרובעים של קבוצות 3 עד 12. אלמנטים אלה שונים במקצת מהאחרים, כך שהשלבים בסעיף קטן זה אינם חלים על אותו אלמנט. בדוק כיצד לעשות זאת בסעיף קטן להלן.

שלב 4. השתמש במספרי קבוצה כדי לקבוע את מספר אלקטרונים הערכיות

ניתן להשתמש במספר הקבוצה של מתכת שאינה עוברת כדי למצוא את מספר אלקטרונים הערכיות באטום של היסוד. מקום היחידה של מספר הקבוצה הוא מספר אלקטרונים הערכיות באטום היסוד. במילים אחרות:

• קבוצה 1: 1 אלקטרונים ערכי
• קבוצה 2: 2 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה 13: 3 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה 14: 4 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה 15: 5 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה: 6 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה: 7 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה: 8 אלקטרונים ערכיים (למעט הליום, שיש לו 2 אלקטרונים ערכיים)

• בדוגמה שלנו, מכיוון שהפחמן נמצא בקבוצה 14, אנו יכולים לומר שיש לאטום פחמן אחד ארבעה אלקטרונים ערכיים.

מתכת מעבר

שלב 1. מצא את האלמנטים מקבוצות 3 עד 12

כפי שצוין לעיל, היסודות בקבוצות 3 עד 12 נקראים מתכות מעבר ומתנהגים בצורה שונה משאר היסודות מבחינת אלקטרונים ערכיים. בחלק זה נסביר את ההבדל, במידה מסוימת, לרוב לא ניתן להקצות אלקטרונים ערכיות לאטומים אלה.

• למטרות הדגמה, ניקח את טנטלום (טא), יסוד 73. בשלבים הבאים נחפש את אלקטרונים הערכיות שלו (או, לפחות, ננסה).
• שים לב כי מתכות המעבר כוללות את סדרת הלנתניד והאקטיניד (המכונה גם מתכות האדמה הנדירות) - שתי שורות של אלמנטים הממוקמים בדרך כלל בתחתית שאר הטבלה, המתחילים בלנתן ואקטיניום. כל האלמנטים הללו כוללים קבוצה 3 בטבלה המחזורית.

שלב 2. הבין שלמתכות המעבר אין אלקטרונים ערכיים מסורתיים

ההבנה שהסיבה לכך שמתכות המעבר לא ממש עובדות כמו שאר הטבלה המחזורית דורשת הסבר קטן כיצד פועלים האלקטרונים באטומים. ראה להלן סקירה מהירה או דלג על שלב זה כדי לקבל את התשובה מיד.

• כאשר אלקטרונים מתווספים לאטומים, האלקטרונים האלה ממוינים לאורביטלים שונים - אזורים שונים במהותם סביב האטום בו מתאספים האטומים. בדרך כלל, אלקטרונים הערכיות הם האטומים בקליפה החיצונית ביותר - במילים אחרות, האטומים האחרונים שנוספו.
• מסיבות שקצת מסובך להסביר כאן, כאשר מתווספים אטומים למעטפת ה- D החיצונית של מתכת מעבר (עוד על כך בהמשך), האטומים הראשונים שנכנסים לקליפה נוטים לפעול כמו אלקטרונים ערכיות רגילות, אך לאחר מכן, אלקטרונים הוא לא מתנהג כך, ואלקטרונים משכבות מסלול אחרות פועלים לפעמים אפילו כמו אלקטרונים ערכיים. המשמעות היא שלאטום יכולים להיות מספר אלקטרונים ערכיים בהתאם לאופן שבו הוא מנוהל.
• להסבר מפורט יותר, עיין בדף אלקטרונים הערכיות הטובים של Clackamas Community College.

שלב 3. קבע את מספר אלקטרונים הערכיות על סמך מספר הקבוצה שלהם

שוב, מספר הקבוצה של האלמנט שאתה מסתכל עליו יכול להגיד לך כמה אלקטרונים ערכי יש לו. עם זאת, עבור מתכות מעבר אין תבנית שתוכל לעקוב אחריהן - מספר הקבוצה בדרך כלל יתאים למספר אלקטרונים ערכיים אפשריים. המספרים הם:

• קבוצה 3: 3 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה 4: 2 עד 4 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה 5: 2 עד 5 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה 6: 2 עד 6 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה 7: 2 עד 7 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה 8: 2 או 3 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה 9: 2 או 3 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה 10: 2 או 3 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה 11: 1 עד 2 אלקטרונים ערכיים
• קבוצה 12: 2 אלקטרונים ערכיים
• בדוגמה שלנו, מכיוון שטנטלום נמצאת בקבוצה 5, אנו יכולים לומר שלטנטלום יש בין שניים וחמישה אלקטרונים ערכיים, בהתאם למצב.

חלק 2 מתוך 2: מציאת אלקטרונים ערכיים לפי תצורת אלקטרונים

שלב 1. למד כיצד לקרוא תצורות אלקטרונים

דרך נוספת למצוא את אלקטרונים הערכיות של יסוד היא באמצעות משהו שנקרא תצורה של אלקטרונים. תצורת האלקטרונים עשויה להיראות מסובכת, אך זו רק דרך לייצג את אורביטלים האלקטרונים באטום עם אותיות ומספרים, וזה קל אם אתה יודע מה אתה עושה.

• בואו נסתכל על תצורה לדוגמה של היסוד נתרן (Na):

  1s²2 שניות²2p⁶3 ש '¹

• שים לב שתצורת האלקטרונים הזו פשוט חוזרת על דפוס כזה:

  (מספר) (אות)^{(מספר למעלה)}(מספר) (אות)^{(מספר למעלה)}…

• …וכו. תבנית (מספר) (אות) הראשון הוא שמו של מסלול האלקטרונים ו ^{(מספר למעלה)} הוא מספר האלקטרונים באותו מסלול - זהו!

• אז, לדוגמא שלנו, אנו אומרים שלנתרן יש 2 אלקטרונים במסלול 1 הוסיף 2 אלקטרונים במסלול 2 שניות הוסיף 6 אלקטרונים באורביטלים של 2 עמודים הוסיף אלקטרון אחד במסלול ה -3.

  סך הכל 11 אלקטרונים - נתרן הוא יסוד מספר 11, כך שזה הגיוני.

שלב 2. מצא את תצורת האלקטרון של האלמנט שאתה לומד

ברגע שאתה יודע את תצורת האלקטרונים של אלמנט, מציאת מספר האלקטרונים הערכיים היא קלה למדי (למעט, כמובן, עבור מתכות מעבר.) אם ניתנת לך התצורה מהבעיה, תוכל לעבור לשלב הבא. אם אתה צריך לבדוק את זה בעצמך, תסתכל למטה:

• להלן תצורת האלקטרונים השלמה עבור ununoctium (Uuo), אלמנט מספר 118:

  1s²2 שניות²2p⁶3 ש '²3p⁶4s²תלת מימד¹⁰4p⁶5 שניות²4d¹⁰5 עמ '⁶6s²4f¹⁴5 ד¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6 ד¹⁰7 עמ '⁶

• עכשיו כשיש לך את התצורה, כל שעליך לעשות כדי למצוא את תצורת האלקטרונים של אטום אחר הוא למלא את התבנית הזו מאפס עד שייגמרו לך האלקטרונים. זה יותר קל ממה שזה נשמע. לדוגמה, אם נרצה ליצור תרשים מסלולי עבור כלור (Cl), יסוד מספר 17, הכולל 17 אלקטרונים, היינו עושים זאת כך:

  1s²2 שניות²2p⁶3 ש '²3p⁵

• שימו לב שמספר האלקטרונים מסתכם ב- 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. אתה רק צריך לשנות את הכמות במסלול הסופי - השאר זהה מכיוון שהמסלולים שלפני המסלול האחרון מלאים.
• לתצורות אלקטרונים אחרות, ראה גם מאמר זה.

שלב 3. הוסף אלקטרונים לקליפות המסלול בעזרת חוק השמיניות

כאשר אלקטרונים מתווספים לאטום, הם נופלים למסלולים שונים בסדר המפורט לעיל - שני האלקטרונים הראשונים נכנסים למסלול ה -1, שני האלקטרונים הבאים נכנסים למסלול ה -2, שש האלקטרונים הבאים נכנסים למסלול ה -2 p, ו בקרוב. כאשר אנו עובדים עם אטומים מחוץ למתכות המעבר, אנו אומרים כי אורביטלים אלה יוצרים פגזים מסלולי סביב האטום, כאשר כל קליפה עוקבת רחוקה יותר מהקליפה הקודמת. בנוסף לקליפה הראשונה, שיכולה להכיל שני אלקטרונים בלבד, כל מעטפת יכולה להכיל שמונה אלקטרונים (חוץ מזה, שוב, כאשר עובדים עם מתכות מעבר.) זה נקרא חוק האוקטט.

• לדוגמה, נניח שאנחנו מסתכלים על היסוד בורון (B). מכיוון שהמספר האטומי הוא חמש, אנו יודעים שליסוד יש חמישה אלקטרונים ותצורת האלקטרונים שלו נראית כך: 1s²2 שניות²2p¹. מכיוון שלקליפה המסלולית הראשונה יש רק שני אלקטרונים, אנו יודעים כי לבורון יש רק שני פגזים: מעטפת אחת עם שני אלקטרונים 1s ופגז אחד עם שלושה אלקטרונים משני ה -2 ו- 2p אורביטלים.
• כדוגמה נוספת, לאלמנט כמו כלור יהיו שלושה פגזים מסלולי: אחד עם אלקטרונים 1s, אחד עם שני אלקטרונים 2s ושש אלקטרונים 2p, ואחד עם שני אלקטרונים 3s וחמישה 3p אלקטרונים.

שלב 4. מצא את מספר האלקטרונים במעטפת החיצונית

כעת, לאחר שאתה מכיר את מעטפת האלקטרונים של היסוד שלך, קל מאוד למצוא את אלקטרונים הערכיות: פשוט השתמש במספר האלקטרונים במעטפת החיצונית. אם הקליפה החיצונית מלאה (במילים אחרות, אם לקליפה החיצונית יש שמונה אלקטרונים, או עבור הקליפה הראשונה יש לה שניים), היסוד הופך לאינרט ולא יגיב בקלות עם יסודות אחרים. עם זאת, שוב, כלל זה אינו חל על מתכות מעבר.

לדוגמה, אם אנו משתמשים בבורון, מכיוון שיש שלושה אלקטרונים במעטפת השנייה, אנו יכולים לומר כי יש לבורון שְׁלוֹשָׁה אלקטרונים ערכיים.

שלב 5. השתמש בשורות שולחן כדרך קצרנות למציאת פגזים מסלולי

השורות האופקיות בטבלה המחזורית נקראות "פרק זמן" אֵלֵמֶנט. החל בחלק העליון של הטבלה, כל תקופה מתאימה למספר פגזי האלקטרונים שיש לאטום באותה תקופה. אתה יכול להשתמש בו כדרך קצרה לקבוע כמה אלקטרונים ערכיות יש לאלמנט - פשוט התחל בצד שמאל של התקופה כשסופרים אלקטרונים. שוב, עליך להתעלם ממתכות המעבר לשיטה זו.

• לדוגמה, אנו יודעים שליסוד הסלניום יש ארבע קונכיות מסלוליות מכיוון שהוא נמצא בתקופה הרביעית. מכיוון שהוא היסוד השישי משמאל בתקופה הרביעית (תוך התעלמות ממתכות המעבר), אנו יודעים שלקליפה החיצונית הרביעית שלה יש שישה אלקטרונים, ובכך יש לסלניום שישה אלקטרונים ערכיים.

טיפים

• שים לב שניתן לכתוב את תצורת האלקטרונים בצורה תמציתית באמצעות הגזים האצילים (יסודות בקבוצה 18) להחלפת האורביטלים בתחילת התצורה. לדוגמה, ניתן לכתוב את תצורת האלקטרונים של הנתרן כ- [Ne] 3s1 - למעשה, אותו הדבר כמו ניאון, אך עם אלקטרון אחד נוסף במסלול ה -3.
• למתכות המעבר עשויות להיות מעטפות תת -ערכיות שאינן מלאות לחלוטין. קביעת המספר המדויק של אלקטרונים ערכיות במתכות מעבר כרוכה בעקרונות של תורת הקוונטים שאינם מכוסים במאמר זה.
• שים לב שהטבלה המחזורית שונה ממדינה למדינה. אז בדוק אם אתה משתמש בטבלה המחזורית הנכונה כדי למנוע בלבול.