כיצד למצוא אלקטרוני ערכיות?

בכימיה, אלקטרוני ערכיות הם האלקטרונים הנמצאים במעטפת האלקטרונים החיצונית ביותר של יסוד. הידיעה כיצד למצוא את מספר האלקטרונים הערכיים באטום מסוים היא מיומנות חשובה עבור כימאים מכיוון שמידע זה קובע את סוגי הקשרים הכימיים שהוא יכול ליצור ולכן את תגובתו של היסוד. למרבה המזל, כל מה שאתה צריך כדי למצוא אלקטרוני ערכיות של אלמנט הוא טבלה מחזורית סטנדרטית של היסודות.

חלק 1 מתוך 2: מציאת אלקטרונים ערכיים עם טבלה מחזורית

מתכות שאינן עוברות

1

מצא טבלה מחזורית של אלמנטים. זהו טבלה מקודדת בצבעים המורכבת מריבועים רבים ושונים המפרטת את כל היסודות הכימיים הידועים לאנושות. הטבלה המחזורית מגלה המון מידע על האלמנטים - נשתמש בחלק במידע זה כדי לקבוע את מספר האלקטרונים הערכיים ב אטום אנו חוקרים. בדרך כלל תוכלו למצוא אותם בתוך הכריכה של ספרי הלימוד בכימיה. יש גם טבלה אינטראקטיבית מצוינת זמינה באינטרנט כאן.
2
תייג כל עמודה בטבלה המחזורית של היסודות מ -1 עד 18. באופן כללי, בטבלה המחזורית, כל האלמנטים בעמודה אנכית אחת יהיו בעלי אותו מספר אלקטרוני ערכיות. אם בטבלה המחזורית שלך אין עדיין כל עמודה ממוספרת, תן לכל אחת מספר החל מ- 1 לקצה השמאלי הקיצוני ו- 18 לקצה הימני ביותר. במונחים מדעיים, עמודים אלה מכונים האלמנט "קבוצות".
- לדוגמא, אם היינו עובדים עם טבלה מחזורית בה הקבוצות אינן ממוספרות, היינו כותבים 1 מעל מימן (H), 2 מעל בריליום (Be) וכן הלאה עד שכתוב 18 מעל הליום (He).
3
מצא את האלמנט שלך על השולחן. כעת אתר את האלמנט שעבורו ברצונך למצוא את אלקטרוני הערכיות על השולחן. אתה יכול לעשות זאת באמצעות הסמל הכימי שלו (האותיות בכל תיבה), המספר האטומי שלו (המספר בפינה השמאלית העליונה של כל תיבה), או עם כל אחד משאר המידע העומד לרשותך על השולחן.
- לדוגמא למטרות, בואו נמצא את אלקטרוני הערכיות עבור יסוד נפוץ מאוד: פחמן (C). לאלמנט זה מספר אטומי של 6. הוא ממוקם בראש קבוצה 14. בשלב הבא, אנו נמצא את אלקטרוני הערכיות שלו.
- בסעיף קטן זה אנו הולכים להתעלם ממתכות המעבר, שהן האלמנטים בבלוק בצורת מלבן המיוצרים על ידי קבוצות 3 עד 12. אלמנטים אלה שונים מעט מהשאר, כך שהשלבים בסעיף קטן זה לא לעבוד עליהם. ראה כיצד להתמודד עם אלה בסעיף המשנה למטה.
4
השתמש במספרי הקבוצה כדי לקבוע את מספר אלקטרוני הערכיות. ניתן להשתמש במספר הקבוצה של מתכת שאינה מעבר למציאת מספר אלקטרוני הערכיות באטום של אותו יסוד. במקום אלה של מספר הקבוצה הוא מספר האלקטרונים ערכיים באטום של אלמנטים אלה. במילים אחרות:
- קבוצה 1: אלקטרון ערכיות
- קבוצה 2: 2 אלקטרוני ערכיות
- קבוצה 13: 3 אלקטרוני ערכיות
- קבוצה 14: 4 אלקטרוני ערכיות
- קבוצה 15: 5 אלקטרוני ערכיות
- קבוצה 16: 6 אלקטרוני ערכיות
- קבוצה 17: 7 אלקטרוני ערכיות
- קבוצה 18: 8 אלקטרוני ערכיות (למעט הליום שיש בו 2)
- בדוגמה שלנו, מכיוון שפחמן נמצא בקבוצה 14, אנו יכולים לומר כי אטום אחד של פחמן כולל ארבעה אלקטרונים עם ערכיות.

באופן כללי, אלקטרוני הערכיות הם האלקטרונים בקליפה החיצונית ביותר - במילים אחרות, האלקטרונים האחרונים שנוספו.

מתכות מעבר

1
מצא אלמנט מקבוצות 3 עד 12. כפי שצוין לעיל, היסודות בקבוצות 3 עד 12 נקראים "מתכות מעבר" ומתנהגים באופן שונה משאר האלמנטים בכל הנוגע לאלקטרוני ערכיות. בחלק זה נסביר כיצד, במידה מסוימת, לרוב לא ניתן להקצות אלקטרונים של ערכיות לאטומים אלה.
- לדוגמא למטרות, בואו נבחר טנטלום (Ta), אלמנט 73. בשלבים הבאים נמצא את אלקטרוני הערכיות שלו (או, לפחות, ננסה.)
- שימו לב שמתכות המעבר כוללות את סדרות הלנתניד והאקטיניד (המכונות גם " מתכות אדמה נדירות ") - שתי שורות האלמנטים שממוקמות בדרך כלל מתחת לשאר הטבלה שמתחילות בלנטנום ואקטיניום. אלמנטים אלה שייכים לקבוצה 3 בטבלה המחזורית.
2
הבן כי למתכות מעבר אין אלקטרונים ערכיים "מסורתיים". ההבנה מדוע מתכות מעבר לא באמת "עובדות" כמו שאר הטבלה המחזורית דורשת הסבר קטן על האופן שבו האלקטרונים מתנהגים באטומים. ראה להלן ריצה מהירה או דלג על שלב זה כדי להגיע ישירות לתשובות.
- כאשר אלקטרונים מתווספים לאטום, הם ממוינים ל"אורביטלים "שונים - בעיקרון אזורים שונים סביב הגרעין שהאלקטרונים מתאספים בהם. בדרך כלל, האלקטרונים הערכיים הם האלקטרונים בקליפה החיצונית ביותר - במילים אחרות, האלקטרונים האחרונים שנוספו..
- מסיבות שקצת מורכבות מכדי להסביר כאן, כאשר מתווספים אלקטרונים לקליפת ה- d החיצונית ביותר של מתכת מעבר (עוד על כך בהמשך), האלקטרונים הראשונים שנכנסים לקליפה נוטים להתנהג כמו אלקטרונים של ערכיות רגילה, אך לאחר מכן זה לא, ואלקטרונים משכבות מסלוליות אחרות משמשים לפעמים כאלקטרוני ערכיות במקום. משמעות הדבר היא כי אטום יכול להכיל מספר רב של אלקטרונים ערכיים, תלוי באופן שבו הוא מנוהל.
3
קבע את מספר אלקטרוני הערכיות על בסיס מספר הקבוצה. שוב, מספר הקבוצה של האלמנט שאתה בודק יכול לומר לך את אלקטרוני הערכיות שלו. עם זאת, עבור מתכות המעבר, אין דפוס שתוכלו לעקוב אחריו - מספר הקבוצה יתאים בדרך כלל לטווח של מספרים אפשריים של אלקטרוני ערכיות. אלו הם:
- קבוצה 3: 3 אלקטרוני ערכיות
- קבוצה 4: 2 עד 4 אלקטרוני ערכיות
- קבוצה 5: 2 עד 5 אלקטרוני ערכיות
- קבוצה 6: 2 עד 6 אלקטרוני ערכיות
- קבוצה 7: 2 עד 7 אלקטרוני ערכיות
- קבוצה 8: אלקטרוני ערכיות 2 או 3
- קבוצה 9: אלקטרוני ערכיות 2 או 3
- קבוצה 10: אלקטרוני ערכיות 2 או 3
- קבוצה 11: אלקטרונים ערכיים 1 או 2
- קבוצה 12: 2 אלקטרוני ערכיות
- בדוגמה שלנו, מכיוון שטנטלום נמצא בקבוצה 5, אנו יכולים לומר שיש בו בין שניים לחמישה אלקטרונים של ערכיות, תלוי במצב.

לאחר מכן מספר האלקטרונים בקליפה החיצונית ביותר נותן את המספר הכולל של אלקטרוני הערכיות באותו יסוד.

חלק 2 מתוך 2: מציאת אלקטרונים ערכיים עם תצורת אלקטרונים

1
למד כיצד לקרוא תצורת אלקטרונים. דרך נוספת למצוא אלקטרונים ערכיים של אלמנט היא באמצעות משהו שנקרא תצורת אלקטרונים. בתחילה אלה עשויים להראות מסובכים, אך הם רק דרך לייצג את מסלולי האלקטרונים באטום עם אותיות ומספרים והם קלים ברגע שאתה יודע על מה אתה מסתכל.
- בואו נסתכל על תצורה לדוגמא של היסוד נתרן (Na):
  
  1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ¹
- שימו לב שתצורת אלקטרונים זו היא רק מחרוזת שחוזרת ונשנית כך:
  
  (מספר) (אות) ^{(מספר מוגבה)} (מספר) (אות) ^{(מספר מוגבה)}...
- ...וכולי. (מספר) (מכתב) נתח הוא שמו של האלקטרון אורביטל ^{(העלאת מספר)} הוא מספר האלקטרונים כי מסלולית - וזהו!
- אז, לדוגמא שלנו, היינו אומרים שלנתרן יש 2 אלקטרונים במסלול 1s ועוד 2 אלקטרונים במסלול 2s ועוד 6 אלקטרונים במסלול 2p ועוד אלקטרונים במסלול 3s. זה 11 אלקטרונים בסך הכל - נתרן הוא יסוד מספר 11, אז זה הגיוני.
- יש לזכור שלכל תת קליפה יש יכולת אלקטרונים מסוימת. יכולות האלקטרונים שלהם הן כדלקמן:
  - s: 2 קיבולת אלקטרונים
  - p: 6 קיבולת אלקטרונים
  - d: 10 קיבולת אלקטרונים
  - f: קיבולת אלקטרונים 14
2
מצא את תצורת האלקטרונים עבור האלמנט שאתה בוחן. ברגע שאתה יודע את תצורת האלקטרונים של אלמנט, מציאת מספר האלקטרונים הערכיים שלו היא פשוטה למדי (למעט כמובן מתכות המעבר.) אם תקבל את התצורה מההתחלה, תוכל לדלג לשלב הבא. אם אתה צריך למצוא את זה בעצמך, ראה להלן:
- בחן את תצורת האלקטרונים המלאה עבור Oganesson (Og), אלמנט 118, שהוא האלמנט האחרון בטבלה המחזורית. יש לו הכי הרבה אלקטרונים מכל יסוד, ולכן תצורת האלקטרונים שלו מדגימה את כל האפשרויות שאתה יכול להיתקל בהן באלמנטים אחרים:
  
  1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶
- עכשיו שיש לך את זה, כל מה שאתה צריך לעשות כדי למצוא את תצורת האלקטרונים של אטום אחר זה פשוט למלא את התבנית הזו מההתחלה ועד שנגמר לך האלקטרונים. זה קל יותר ממה שזה נשמע. לדוגמא, אם אנו רוצים להכין את דיאגרמת המסלול לכלור (Cl), אלמנט 17, המכיל 17 אלקטרונים, היינו עושים זאת כך:
  
  1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁵
- שימו לב שמספר האלקטרונים מצטבר ל -17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. צריך רק לשנות את המספר במסלול הסופי - השאר זהה מכיוון שהמסלולים לפני הסופי מלאים לחלוטין.
- למידע נוסף על תצורות אלקטרונים, עיין גם במאמר זה.
3
הקצה אלקטרונים לקליפות מסלוליות באמצעות כלל האוקטט. כאשר אלקטרונים מתווספים לאטום, הם נופלים למסלולים שונים על פי הסדר שניתן לעיל - השניים הראשונים עוברים למסלול 1s, השניים אחריו עוברים למסלול 2s, שש לאחר מכן עוברים למסלול 2p, ו בקרוב. כאשר אנו מתמודדים עם אטומים מחוץ למתכות המעבר, אנו אומרים כי אורביטלים אלה יוצרים "קליפות מסלוליות" סביב הגרעין, כאשר כל קליפה עוקבת רחוקה יותר מזו שקדמה לה. מלבד המעטפת הראשונה, אשר יכול להכיל רק שני אלקטרונים, כל פגז יכול להיות שמונה אלקטרונים (למעט, שוב, כאשר מתמודדים עם מתכות מעברות.) זה נקרא כלל אוקטט.
- לדוגמא, נניח שאנחנו מסתכלים על היסוד בורון (B). מכיוון שמספרו האטומי הוא חמש, אנו יודעים שיש לו חמישה אלקטרונים ותצורת האלקטרונים שלו נראית כך: 1s ² 2s ² 2p ¹. מכיוון שבקליפת המסלול הראשונה יש רק שני אלקטרונים, אנו יודעים שלבורון יש שני קליפות: אחד עם שני אלקטרונים 1s ואחד עם שלושה אלקטרונים ממסלולי 2s ו- 2p.
- כדוגמה נוספת, לאלמנט כמו כלור (1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁵) יהיו שלושה קליפות מסלוליות: אחד עם שני אלקטרונים 1s, אחד עם שני אלקטרונים 2s ושישה אלקטרונים 2p, ואחד עם שני אלקטרונים 3s וחמישה 3p אלקטרונים.
4
מצא את מספר האלקטרונים בקליפה החיצונית ביותר. עכשיו שאתה מכיר את קליפות האלקטרונים של האלמנט שלך, למצוא את אלקטרוני הערכיות קל: פשוט השתמש במספר האלקטרונים בקליפה החיצונית ביותר. אם הקליפה החיצונית מלאה (במילים אחרות, אם יש לה שמונה אלקטרונים או, עבור הקליפה הראשונה, שניים), היסוד אינרטי ולא יגיב בקלות עם יסודות אחרים. שוב, עם זאת, הדברים לא ממש עוקבים אחר כללים אלה לגבי מתכות מעבר.
- לדוגמא, אם אנו עובדים עם בורון, מכיוון שיש שלושה אלקטרונים בקליפה השנייה, אנו יכולים לומר כי לבורון יש שלושה אלקטרוני ערכיות.
5
השתמש בשורות הטבלה כקיצורי דרך למעטפת מסלולית. השורות האופקיות של הטבלה המחזורית נקראות האלמנט "תקופות". החל מהחלק העליון של הטבלה, כל תקופה תואמת למספר קליפות האלקטרונים שהאטומים בתקופה מחזיקים בהם. אתה יכול להשתמש בזה כקיצור דרך כדי לקבוע כמה אלקטרוני ערך יש לאלמנט - פשוט התחל מהצד השמאלי של תקופתו בעת ספירת אלקטרונים. שוב תרצה להתעלם ממתכות המעבר בשיטה זו, הכוללת את קבוצות 3-12.
- לדוגמא, אנו יודעים שליסוד הסלניום יש ארבע קליפות מסלוליות מכיוון שהוא נמצא בתקופה הרביעית. מכיוון שזהו היסוד השישי משמאל בתקופה הרביעית (תוך התעלמות ממתכות המעבר), אנו יודעים שלקליפה הרביעית החיצונית יש שישה אלקטרונים, ולפיכך, שיש לסלניום שישה אלקטרונים עם ערכיות.

שוב, מספר הקבוצה של האלמנט שאתה בודק יכול לומר לך את אלקטרוני הערכיות שלו.

טיפים

שים לב שתצורות אלקטרונים ניתן לכתוב במעין קצרנות באמצעות גזים אצילים (האלמנטים בקבוצה 18) כדי לעמוד על האורביטלים בתחילת התצורה. לדוגמה, ניתן לכתוב את תצורת האלקטרונים של הנתרן [Ne] 3s1 - למעשה, זהה לניאון, אך עם אלקטרון אחד נוסף במסלול 3s.
למתכות מעבר עשויים להיות קליפות משנה של ערכיות שאינן מלאות לחלוטין. קביעת המספר המדויק של אלקטרוני הערכיות במתכות מעבר כוללת עקרונות של תורת הקוונטים שאינם מתחום מאמר זה.
שים לב כי טבלאות מחזוריות שונות ממדינה למדינה. לכן, אנא בדוק כי אתה משתמש בתיקון הנכון והמעודכן על מנת למנוע בלבול.
הקפד לדעת מתי להוסיף או לחסר מהמסלול האחרון למציאת אלקטרוני ערכיות.

דברים שתזדקק להם

טבלה מחזורית של אלמנטים
עפרון
עיתון

קרא גם: כיצד לחשב נקבוביות?

כיצד למצוא אלקטרוני ערכיות?

צעדים

חלק 1 מתוך 2: מציאת אלקטרונים ערכיים עם טבלה מחזורית

מתכות שאינן עוברות

מתכות מעבר

חלק 2 מתוך 2: מציאת אלקטרונים ערכיים עם תצורת אלקטרונים

טיפים

דברים שתזדקק להם

שאלות ותשובות

תגובות (11)

קרא גם: