Valenzelektronen finden – wikiHow

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-16 19:19

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 Arten von chemischen Bindungen bestimmen, die gebildet werden können. Zum Glück brauchen Sie nur das regelmäßige Periodensystem der Elemente, um die Valenzelektronen zu finden.

Schritt

Teil 1 von 2: Valenzelektronen mit dem Periodensystem finden

Nicht-Übergangsmetalle

Schritt 1. Finden Sie das Periodensystem der Elemente

Diese Tabelle ist eine farbcodierte Tabelle, die aus vielen verschiedenen Kästen besteht, die alle dem Menschen bekannten chemischen Elemente enthalten. Das Periodensystem bietet eine Fülle von Informationen über die Elemente - wir werden einige dieser Informationen verwenden, um die Anzahl der Valenzelektronen in dem von uns untersuchten Atom zu bestimmen. Normalerweise finden Sie diese Informationen auf dem Cover eines Chemielehrbuchs. Es gibt auch gute interaktive Tische, die hier online verfügbar sind.

Schritt 2. Beschriften Sie jede Spalte im Periodensystem der Elemente von 1 bis 18

Normalerweise haben im Periodensystem alle Elemente in einer vertikalen Spalte die gleiche Anzahl von Valenzelektronen. Wenn Ihr Periodensystem nicht bereits eine Zahl in jeder Spalte hat, nummerieren Sie es von 1 in der Spalte ganz links bis 18 in der Spalte ganz rechts. In wissenschaftlicher Hinsicht heißen diese Spalten "Gruppe" Element.

Wenn wir zum Beispiel das Periodensystem verwenden, in dem die Gruppen nicht nummeriert sind, würden wir 1 über Wasserstoff (H), 2 über Beryllium (Be) und so weiter bis 18 über Helium (He) schreiben

Schritt 3. Suchen Sie Ihr Element in der Tabelle

Suchen Sie nun in der Tabelle das Element, für das Sie die Valenzelektronen wissen möchten. Sie können dies tun, indem Sie das chemische Symbol (der Buchstabe in jedem Kästchen), die Ordnungszahl (die Zahl oben links in jedem Kästchen) oder andere Informationen verwenden, die Ihnen in der Tabelle zur Verfügung stehen.

• Lassen Sie uns zu Demonstrationszwecken die Valenzelektronen für ein sehr häufig verwendetes Element finden: Kohlenstoff (C).

  Dieses Element hat die Ordnungszahl 6. Dieses Element befindet sich oberhalb der Gruppe 14. Im nächsten Schritt werden wir nach seinen Valenzelektronen suchen.

• In diesem Unterabschnitt ignorieren wir die Übergangsmetalle, die Elemente in quadratischen Blöcken der Gruppen 3 bis 12 sind. Diese Elemente unterscheiden sich geringfügig von den anderen, daher gelten die Schritte in diesem Unterabschnitt nicht für dieses Element. Sehen Sie sich im folgenden Unterabschnitt an, wie das geht.

Schritt 4. Verwenden Sie Gruppennummern, um die Anzahl der Valenzelektronen zu bestimmen

Die Gruppenzahl eines Nicht-Übergangsmetalls kann verwendet werden, um die Anzahl der Valenzelektronen im Atom des Elements zu bestimmen. Einheit Platz der Gruppennummer ist die Anzahl der Valenzelektronen im Atom des Elements. Mit anderen Worten:

• Gruppe 1: 1 Valenzelektronen
• Gruppe 2: 2 Valenzelektronen
• Gruppe 13: 3 Valenzelektronen
• Gruppe 14: 4 Valenzelektronen
• Gruppe 15: 5 Valenzelektronen
• Gruppe: 6 Valenzelektronen
• Gruppe: 7 Valenzelektronen
• Gruppe: 8 Valenzelektronen (außer Helium, das 2 Valenzelektronen hat)

• Da Kohlenstoff in unserem Beispiel zur Gruppe 14 gehört, können wir sagen, dass ein Kohlenstoffatom vier Valenzelektronen.

  Übergangsmetall

  

  Schritt 1. Finden Sie die Elemente aus den Gruppen 3 bis 12

  Wie oben erwähnt, werden die Elemente der Gruppen 3 bis 12 Übergangsmetalle genannt und verhalten sich hinsichtlich der Valenzelektronen anders als die anderen Elemente. In diesem Abschnitt werden wir den Unterschied erklären, zum Teil ist es oft nicht möglich, diesen Atomen Valenzelektronen zuzuordnen.

  • Nehmen wir zu Demonstrationszwecken Tantal (Ta), Element 73. In den nächsten Schritten werden wir nach seinen Valenzelektronen suchen (oder zumindest versuchen).
  • Beachten Sie, dass die Übergangsmetalle die Lanthaniden- und Aktiniden (auch Seltenerdmetalle genannt) umfassen - zwei Reihen von Elementen, die sich normalerweise am unteren Ende der Tabelle befinden, beginnend mit Lanthan und Aktinium. Alle diese Elemente beinhalten Gruppe 3 im Periodensystem.

  

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

  Um zu verstehen, dass Übergangsmetalle nicht wirklich wie der Rest des Periodensystems funktionieren, ist eine kleine Erklärung der Funktionsweise von Elektronen in Atomen erforderlich. Sehen Sie unten für einen schnellen Überblick oder überspringen Sie diesen Schritt, um sofort die Antwort zu erhalten.

  • Wenn den Atomen Elektronen hinzugefügt werden, werden diese Elektronen in verschiedene Orbitale einsortiert – im Wesentlichen verschiedene Regionen um das Atom herum, in denen die Atome angeordnet sind. Normalerweise sind die Valenzelektronen die Atome in der äußersten Schale, also die letzten hinzugefügten Atome.
  • Aus Gründen, die hier etwas kompliziert zu erklären sind, neigen die ersten Atome, die in die Schale eintreten, dazu, sich wie gewöhnliche Valenzelektronen zu verhalten, wenn Atome zur äußeren d-Schale eines Übergangsmetalls hinzugefügt werden (mehr dazu weiter unten). Elektronen verhält es sich nicht so, und Elektronen aus anderen Orbitalschichten verhalten sich manchmal sogar wie Valenzelektronen. Dies bedeutet, dass ein Atom mehrere Valenzelektronen haben kann, je nachdem, wie es manipuliert wird.
  • Eine detailliertere Erklärung finden Sie auf der Seite der guten Valenzelektronen des Clackamas Community College.

  

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

  Auch hier kann die Gruppennummer des Elements, das Sie betrachten, Ihnen sagen, wie viele Valenzelektronen es hat. Für Übergangsmetalle gibt es jedoch kein Muster, dem Sie folgen können - die Gruppennummer entspricht normalerweise einer Anzahl möglicher Valenzelektronen. Die Zahlen 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 bis 2 Valenzelektronen
  • Gruppe 12: 2 Valenzelektronen
  • Da Tantal in unserem Beispiel in Gruppe 5 ist, können wir sagen, dass Tantal zwischen zwei und fünf Valenzelektronen, kommt auf die Situation an.

  Teil 2 von 2: Valenzelektronen durch Elektronenkonfiguration finden

  

  Schritt 1. Lernen Sie, Elektronenkonfigurationen zu lesen

  Eine andere Möglichkeit, die Valenzelektronen eines Elements zu finden, ist die sogenannte Elektronenkonfiguration. Die Elektronenkonfiguration mag kompliziert erscheinen, aber es ist nur eine Möglichkeit, die Elektronenorbitale in einem Atom mit Buchstaben und Zahlen darzustellen, und es ist einfach, wenn Sie wissen, was Sie tun.

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

    1s²2s²2p⁶3s¹

  • Beachten Sie, dass diese Elektronenkonfiguration einfach ein Muster wie dieses wiederholt:

    (Zahl)(Buchstabe)^{(Nummer oben)}(Zahl)(Buchstabe)^{(Nummer oben)}…

  • …etc. Muster (Zahl)(Buchstabe) zuerst ist der Name des Elektronenorbitals und ^{(Nummer oben)} ist die Anzahl der Elektronen in diesem Orbital - das war's!

  • Für unser Beispiel sagen wir also, dass Natrium 2 Elektronen in 1 Sek. Orbital hinzugefügt 2 Elektronen in 2s. Orbital hinzugefügt 6 Elektronen in 2p-Orbitalen hinzugefügt 1 Elektron im 3s-Orbital.

    Die Summe beträgt 11 Elektronen - Natrium ist Element Nummer 11, also macht es Sinn.

  

  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 bei Übergangsmetallen). Wenn Sie die Konfiguration aus der Aufgabe erhalten, können Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren. Wenn Sie es selbst nachschlagen müssen, schauen Sie unten:

  • Hier ist die vollständige Elektronenkonfiguration für Ununoctium (Uuo), Elementnummer 118:

    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁶

  • Jetzt, da Sie die Konfiguration haben, müssen Sie nur noch dieses Muster von Grund auf füllen, um die Elektronenkonfiguration eines anderen Atoms zu finden, bis Ihnen die Elektronen ausgehen. Das ist einfacher als es klingt. Wenn wir zum Beispiel ein Orbitaldiagramm für Chlor (Cl), Element Nummer 17, das 17 Elektronen hat, erstellen wollten, 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 Menge im letzten Orbital ändern - der Rest ist gleich, da die Orbitale vor dem letzten Orbital voll sind.
  • Für andere Elektronenkonfigurationen siehe auch diesen Artikel.

  

  Schritt 3. Fügen Sie mit der Oktettregel Elektronen zu den Orbitalschalen hinzu

  Wenn einem Atom Elektronen hinzugefügt werden, fallen sie in der oben aufgeführten Reihenfolge in verschiedene Orbitale - die ersten beiden Elektronen gehen in das 1s-Orbital, die nächsten beiden Elektronen gehen in das 2s-Orbital, die nächsten sechs Elektronen gehen in das 2p-Orbital und demnächst. Wenn wir mit Atomen außerhalb der Übergangsmetalle arbeiten, sagen wir, dass diese Orbitale Orbitalschalen um das Atom bilden, wobei jede nachfolgende Schale weiter von der vorherigen Schale entfernt ist. Neben der ersten Schale, die nur zwei Elektronen aufnehmen kann, kann jede Schale acht Elektronen aufnehmen (außerdem wieder bei der Arbeit mit Übergangsmetallen). Dies nennt man Oktettregel.

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

  

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

  Da Sie nun die Elektronenhülle Ihres Elements kennen, ist es sehr einfach, die Valenzelektronen zu finden: Verwenden Sie einfach die Anzahl der Elektronen in der äußeren Hülle. Wenn die äußerste Schale voll ist (mit anderen Worten, wenn die äußerste Schale acht Elektronen hat oder für die erste Schale zwei), wird das Element inert und reagiert nicht leicht mit anderen Elementen. Diese Regel gilt jedoch wiederum nicht für Übergangsmetalle.

  Wenn wir beispielsweise Bor verwenden, können wir sagen, dass Bor, da sich in der zweiten Schale drei Elektronen befinden, drei Valenzelektronen.

  

  Schritt 5. Verwenden Sie Tabellenzeilen als Kurzform, um Orbitalschalen zu finden

  Die horizontalen Reihen im Periodensystem heißen "Zeitraum" Element. Beginnend oben in der Tabelle entspricht jede Periode der Anzahl der Elektronenschalen, die das Atom in dieser Periode hat. Sie können es als Kurzform verwenden, um zu bestimmen, wie viele Valenzelektronen ein Element hat - beginnen Sie beim Zählen der Elektronen einfach auf der linken Seite der Periode. Auch bei dieser Methode müssen 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 seine vierte äußere Schale sechs Elektronen hat, und somit hat Selen sechs Valenzelektronen.

  Tipps

  • Beachten Sie, dass die Elektronenkonfiguration auf prägnante Weise geschrieben werden kann, indem die Edelgase (Elemente in Gruppe 18) verwendet werden, um die Orbitale am Anfang der Konfiguration zu ersetzen. Zum Beispiel kann die Elektronenkonfiguration von Natrium als [Ne]3s1 geschrieben werden - eigentlich das gleiche wie bei Neon, aber mit einem zusätzlichen Elektron im 3s-Orbital.
  • Übergangsmetalle können Valenzunterschalen aufweisen, die nicht vollständig gefüllt sind. Die Bestimmung der genauen Anzahl von Valenzelektronen in Übergangsmetallen erfordert Prinzipien der Quantentheorie, die in diesem Artikel nicht behandelt werden.
  • Beachten Sie, dass sich das Periodensystem von Land zu Land unterscheidet. Überprüfen Sie daher, ob Sie das richtige Periodensystem verwenden, um Verwechslungen zu vermeiden.