Valenzelektronen finden – wikiHow

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Anonim

Valenzelektronen sind in der Chemie die Elektronen, die sich in der äußersten Elektronenhülle eines Elements befinden. Zu wissen, wie man die Anzahl der Valenzelektronen in einem bestimmten Atom findet, ist eine wichtige Fähigkeit für Chemiker, da diese Informationen die Art der chemischen Bindungen, die es bilden kann, und damit die Reaktivität des Elements bestimmen. Zum Glück brauchen Sie nur ein Standard-Periodensystem der Elemente, um die Valenzelektronen eines Elements zu finden.

Schritte

Teil 1 von 2: Valenzelektronen mit einem Periodensystem finden

Nicht-Übergangsmetalle

Valenzelektronen finden Schritt 1

Schritt 1. Finden Sie ein Periodensystem der Elemente

Dies ist eine farbcodierte Tabelle, die aus vielen verschiedenen Quadraten besteht und alle der Menschheit bekannten chemischen Elemente auflistet. Das Periodensystem enthüllt viele Informationen über die Elemente - wir werden einige dieser Informationen verwenden, um die Anzahl der Valenzelektronen in dem von uns untersuchten Atom zu bestimmen. Diese finden Sie normalerweise auf dem Umschlag von Chemielehrbüchern. Es gibt auch eine ausgezeichnete interaktive Tabelle, die hier online verfügbar ist.

Valenzelektronen finden Schritt 2

Schritt 2. Beschriften Sie jede Spalte des Periodensystems der Elemente von 1 bis 18

Im Allgemeinen haben in einem Periodensystem alle Elemente in einer einzelnen vertikalen Spalte die gleiche Anzahl von Valenzelektronen. Wenn in Ihrem Periodensystem nicht bereits jede Spalte nummeriert ist, geben Sie jeder eine Zahl an, die mit 1 für das äußerste linke Ende und 18 für das äußerste rechte Ende beginnt. In wissenschaftlicher Hinsicht werden diese Säulen als Element bezeichnet "Gruppen."

Wenn wir zum Beispiel mit einem Periodensystem arbeiten, bei dem die Gruppen nicht nummeriert sind, schreiben wir eine 1 über Wasserstoff (H), eine 2 über Beryllium (Be) und so weiter, bis wir eine 18 über Helium (He) schreiben.

Finde Valenzelektronen Schritt 3

Schritt 3. Suchen Sie Ihr Element auf dem Tisch

Suchen Sie nun das Element, für das Sie die Valenzelektronen finden möchten, auf der Tabelle. Sie können dies mit seinem chemischen Symbol (die Buchstaben in jedem Kästchen), seiner Ordnungszahl (die Zahl oben links in jedem Kästchen) oder einer der anderen Informationen, die Ihnen in der Tabelle zur Verfügung stehen, tun.

  • Lassen Sie uns zum Beispiel die Valenzelektronen für ein sehr häufiges Element finden: Kohlenstoff (C).

    Dieses Element hat die Ordnungszahl 6. Es befindet sich an der Spitze der Gruppe 14. Im nächsten Schritt werden wir seine Valenzelektronen finden.

  • In diesem Unterabschnitt werden wir die Übergangsmetalle ignorieren, die die Elemente in dem rechteckigen Block der Gruppen 3 bis 12 sind. Diese Elemente unterscheiden sich ein wenig vom Rest, daher werden die Schritte in diesem Unterabschnitt t an ihnen arbeiten. Wie Sie mit diesen umgehen, erfahren Sie im folgenden Unterabschnitt.
Finde Valenzelektronen Schritt 4

Schritt 4. Bestimmen Sie anhand der Gruppennummern die Anzahl der Valenzelektronen

Die Gruppennummer eines Nicht-Übergangsmetalls kann verwendet werden, um die Anzahl der Valenzelektronen in einem Atom dieses Elements zu finden. Die Einerstelle der Gruppennummer ist die Anzahl der Valenzelektronen in einem Atom dieser Elemente. Mit anderen Worten:

  • Gruppe 1: 1 Valenzelektron
  • Gruppe 2: 2 Valenzelektronen
  • Gruppe 13: 3 Valenzelektronen
  • Gruppe 14: 4 Valenzelektronen
  • Gruppe 15: 5 Valenzelektronen
  • Gruppe 16: 6 Valenzelektronen
  • Gruppe 17: 7 Valenzelektronen
  • Gruppe 18: 8 Valenzelektronen (außer Helium, das 2 hat)
  • Da Kohlenstoff in unserem Beispiel zur Gruppe 14 gehört, können wir sagen, dass ein Kohlenstoffatom vier Valenzelektronen.

Übergangsmetalle

Valenzelektronen finden Schritt 5

Schritt 1. Suchen Sie ein Element aus den Gruppen 3 bis 12

Wie oben erwähnt, werden die Elemente der Gruppen 3 bis 12 als "Übergangsmetalle" bezeichnet und verhalten sich anders als die übrigen Elemente, wenn es um Valenzelektronen geht. In diesem Abschnitt erklären wir, wie es oft nicht möglich ist, diesen Atomen Valenzelektronen zuzuordnen.

  • Nehmen wir als Beispiel Tantal (Ta), Element 73. In den nächsten Schritten werden wir seine Valenzelektronen finden (oder es zumindest versuchen).
  • Beachten Sie, dass die Übergangsmetalle die Lanthaniden- und Aktiniden-Reihen (auch "Seltenerdmetalle" genannt) umfassen - die beiden Reihen von Elementen, die normalerweise unter dem Rest der Tabelle positioniert sind und mit Lanthan und Aktinium beginnen. Diese Elemente gehören alle zu Gruppe 3 des Periodensystems.
Valenzelektronen finden Schritt 6

Schritt 2. Verstehen Sie, dass Übergangsmetalle keine "traditionellen" Valenzelektronen haben

Um zu verstehen, warum Übergangsmetalle nicht wirklich wie der Rest des Periodensystems "funktionieren", bedarf es einer kleinen Erklärung des Verhaltens von Elektronen in Atomen. Unten finden Sie eine kurze Einführung oder überspringen Sie diesen Schritt, um direkt zu den Antworten zu gelangen.

  • Wenn Elektronen zu einem Atom hinzugefügt werden, werden sie in verschiedene "Orbitale" sortiert - im Grunde unterschiedliche Bereiche um den Kern herum, in denen sich die Elektronen sammeln. Im Allgemeinen sind die Valenzelektronen die Elektronen in der äußersten Schale - mit anderen Worten die zuletzt hinzugefügten Elektronen.
  • Aus Gründen, die hier etwas zu komplex sind, um sie hier zu erklären, neigen die ersten Elektronen, die in die Schale gelangen, dazu, sich wie normale Valenzelektronen zu verhalten, wenn Elektronen zur äußersten d-Schale eines Übergangsmetalls hinzugefügt werden (mehr dazu weiter unten). das tun sie nicht, und Elektronen aus anderen Orbitalschichten fungieren manchmal stattdessen als Valenzelektronen. Dies bedeutet, dass ein Atom mehrere Valenzelektronen haben kann, je nachdem, wie es manipuliert wird.
Valenzelektronen finden Schritt 7

Schritt 3. Bestimmen Sie die Anzahl der Valenzelektronen basierend auf der Gruppennummer

Auch hier kann die Gruppennummer des untersuchten Elements seine Valenzelektronen angeben. Für die Übergangsmetalle gibt es jedoch kein Muster, dem Sie folgen können - die Gruppennummer entspricht normalerweise einer Reihe möglicher Zahlen von Valenzelektronen. Diese sind:

  • Gruppe 3: 3 Valenzelektronen
  • Gruppe 4: 2 bis 4 Valenzelektronen
  • Gruppe 5: 2 bis 5 Valenzelektronen
  • Gruppe 6: 2 bis 6 Valenzelektronen
  • Gruppe 7: 2 bis 7 Valenzelektronen
  • Gruppe 8: 2 oder 3 Valenzelektronen
  • Gruppe 9: 2 oder 3 Valenzelektronen
  • Gruppe 10: 2 oder 3 Valenzelektronen
  • Gruppe 11: 1 oder 2 Valenzelektronen
  • Gruppe 12: 2 Valenzelektronen
  • Da Tantal in unserem Beispiel in Gruppe 5 ist, können wir sagen, dass es zwischen zwei und fünf Valenzelektronen, kommt auf die Situation an.

Teil 2 von 2: Valenzelektronen mit einer Elektronenkonfiguration finden

Valenzelektronen finden Schritt 8

Schritt 1. Lernen Sie, eine Elektronenkonfiguration zu lesen

Eine andere Möglichkeit, die Valenzelektronen eines Elements zu finden, ist die sogenannte Elektronenkonfiguration. Diese mögen auf den ersten Blick kompliziert aussehen, aber sie sind nur eine Möglichkeit, die Elektronenorbitale in einem Atom mit Buchstaben und Zahlen darzustellen, und sie sind einfach, wenn Sie wissen, was Sie sehen.

  • Schauen wir uns eine Beispielkonfiguration für das Element Natrium (Na) an:

    1s22s22p63s1

  • Beachten Sie, dass diese Elektronenkonfiguration nur eine sich wiederholende Zeichenfolge ist, die wie folgt lautet:

    (Zahl)(Buchstabe)(erhöhte Zahl)(Zahl)(Buchstabe)(erhöhte Zahl)

  • …und so weiter. Die (Zahl)(Buchstabe) Chunk ist der Name des Elektronenorbitals und der (erhöhte Zahl) ist die Anzahl der Elektronen in diesem Orbital - das war's!
  • Für unser Beispiel würden wir also sagen, dass Natrium 2 Elektronen im 1s-Orbital Plus 2 Elektronen im 2s-Orbital Plus 6 Elektronen im 2p-Orbital Plus 1 Elektron im 3s-Orbital.

    Das sind insgesamt 11 Elektronen - Natrium ist Element Nummer 11, also macht das Sinn.

  • Denken Sie daran, dass jede Unterschale eine bestimmte Elektronenkapazität hat. Ihre Elektronenkapazitäten sind wie folgt:

    • s: 2 Elektronenkapazität
    • p: 6 Elektronenkapazität
    • d: 10 Elektronenkapazität
    • f: 14 Elektronenkapazität
Valenzelektronen finden Schritt 9

Schritt 2. Finden Sie die Elektronenkonfiguration für das Element, das Sie untersuchen

Sobald Sie die Elektronenkonfiguration eines Elements kennen, ist es ziemlich einfach, die Anzahl der Valenzelektronen zu finden (außer natürlich für die Übergangsmetalle). Wenn Sie die Konfiguration von Anfang an erhalten, können Sie zum nächsten Schritt übergehen. Wenn Sie es selbst finden müssen, siehe unten:

  • Untersuchen Sie die vollständige Elektronenkonfiguration für Oganesson (Og), Element 118, das das letzte Element im Periodensystem ist. Es hat die meisten Elektronen aller Elemente, daher zeigt seine Elektronenkonfiguration alle Möglichkeiten, die Sie in anderen Elementen finden können:

    1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p6

  • Jetzt, da Sie dies haben, müssen Sie nur noch dieses Muster von Anfang an ausfüllen, um die Elektronenkonfiguration eines anderen Atoms zu finden, bis Ihnen die Elektronen ausgehen. Das ist einfacher als es klingt. Wenn wir zum Beispiel das Orbitaldiagramm für Chlor (Cl), Element 17, das 17 Elektronen hat, erstellen wollen, würden wir es so machen:

    1s22s22p63s23p5

  • Beachten Sie, dass die Anzahl der Elektronen 17 ergibt: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Sie müssen nur die Zahl im letzten Orbital ändern - der Rest ist gleich, da die Orbitale vor dem letzten vollständig gefüllt sind.
  • Weitere Informationen zu Elektronenkonfigurationen finden Sie auch in diesem Artikel.
Finde Valenzelektronen Schritt 10

Schritt 3. Orbitalschalen mit der Oktettregel Elektronen zuordnen

Wenn Elektronen zu einem Atom hinzugefügt werden, fallen sie in der oben angegebenen Reihenfolge in verschiedene Orbitale - die ersten beiden gehen in das 1s-Orbital, die beiden folgenden gehen in das 2s-Orbital, die sechs folgenden gehen in das 2p-Orbital und demnächst. Wenn wir es mit Atomen außerhalb der Übergangsmetalle zu tun haben, sagen wir, dass diese Orbitale "Orbitalschalen" um den Kern bilden, wobei jede nachfolgende Schale weiter entfernt ist als die vorherige. Außer der allerersten Schale, die nur zwei Elektronen aufnehmen kann, kann jede Schale acht Elektronen haben (außer bei Übergangsmetallen). Oktettregel.

  • Nehmen wir zum Beispiel an, wir betrachten das Element Bor (B). Da seine Ordnungszahl fünf ist, wissen wir, dass es fünf Elektronen hat und seine Elektronenkonfiguration sieht so aus: 1s22s22p1. Da die erste Orbitalschale nur zwei Elektronen hat, wissen wir, dass Bor zwei Schalen hat: eine mit zwei 1s-Elektronen und eine mit drei Elektronen aus den 2s- und 2p-Orbitalen.
  • Als weiteres Beispiel kann ein Element wie Chlor (1s22s22p63s23p5) hat drei Orbitalschalen: eine mit zwei 1s-Elektronen, eine mit zwei 2s-Elektronen und sechs 2p-Elektronen und eine mit zwei 3s-Elektronen und fünf 3p-Elektronen.
Valenzelektronen finden Schritt 11

Schritt 4. Finden Sie die Anzahl der Elektronen in der äußersten Schale

Jetzt, da Sie die Elektronenschalen Ihres Elements kennen, ist es einfach, die Valenzelektronen zu finden: Verwenden Sie einfach die Anzahl der Elektronen in der äußersten Schale. Wenn die äußere Schale voll ist (mit anderen Worten, wenn sie acht Elektronen hat oder für die erste Schale zwei), ist das Element inert und reagiert nicht leicht mit anderen Elementen. Aber auch hier folgen die Dinge nicht ganz diesen Regeln für Übergangsmetalle.

  • Wenn wir zum Beispiel mit Bor arbeiten, können wir sagen, dass Bor, da sich in der zweiten Schale drei Elektronen befinden, drei Valenzelektronen.
Valenzelektronen finden Schritt 12

Schritt 5. Verwenden Sie die Tabellenzeilen als Orbitalschalen-Shortcuts

Die horizontalen Reihen des Periodensystems werden als Element bezeichnet "Perioden." Beginnend von oben in der Tabelle entspricht jede Periode der Anzahl der Elektronenschalen, die die Atome in der Periode besitzen. Sie können dies als Abkürzung verwenden, um zu bestimmen, wie viele Valenzelektronen ein Element hat - beginnen Sie beim Zählen der Elektronen einfach von der linken Seite seiner Periode. Auch bei dieser Methode, die die Gruppen 3-12 umfasst, sollten Sie die Übergangsmetalle ignorieren.

  • Wir wissen zum Beispiel, dass das Element Selen vier Orbitalschalen hat, weil es sich in der vierten Periode befindet. Da es das sechste Element von links in der vierten Periode ist (ohne die Übergangsmetalle zu beachten), wissen wir, dass die äußere vierte Schale sechs Elektronen hat und somit Selen hat sechs Valenzelektronen.

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Tipps

  • Beachten Sie, dass Elektronenkonfigurationen in einer Art Kurzschrift geschrieben werden können, indem Edelgase (die Elemente in Gruppe 18) verwendet werden, um die Orbitale zu Beginn der Konfiguration zu ersetzen. Zum Beispiel kann die Elektronenkonfiguration von Natrium als [Ne]3s1 geschrieben werden - im Wesentlichen ist es die gleiche wie bei Neon, aber mit einem weiteren Elektron im 3s-Orbital.
  • Übergangsmetalle können Valenz-Unterschalen haben, die nicht vollständig gefüllt sind. Die Bestimmung der genauen Anzahl von Valenzelektronen in Übergangsmetallen erfordert Prinzipien der Quantentheorie, die den Rahmen dieses Artikels sprengen würden.
  • Beachten Sie, dass sich die Periodensysteme von Land zu Land unterscheiden. Bitte überprüfen Sie daher, ob Sie das richtige, aktualisierte verwenden, um Verwechslungen zu vermeiden.
  • Stellen Sie sicher, dass Sie wissen, wann Sie das letzte Orbital hinzufügen oder subtrahieren müssen, um Valenzelektronen zu finden.

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