Что такое валентные электроны? Почему они важны?

Валентные электроны - это электроны, расположенные во внешней электронной оболочке атома. Эти электроны, наиболее удаленные от ядра и, следовательно, наименее прочно удерживаемые атомом, являются электронами, которые участвуют в связях и реакциях. Это также означает, что количество валентных электронов, которыми обладает элемент, определяет его реакционную способность, электроотрицательность и количество связей, которые он может образовывать.

Например, на рисунке ниже, показывающем упрощенную диаграмму электронной конфигурации натрия, валентный электрон показан красным. Он расположен на самой внешней оболочке (в данном случае оболочка напоминает кольцо).

валентные электроны натрия:

 

Термин валентность относится к способности элемента образовывать связи с другими атомами. Валентность элемента исторически определялась тем, со сколькими атомами водорода он может связываться (что определяется количеством валентных электронов, доступных для связывания): например, углерод может образовывать CH4, поэтому он имеет валентность 4 и 4 валентных электрона. С другой стороны, азот может образовывать NH3, поэтому он имеет валентность 3 и 3 валентных электрона.

Сколько валентных электронов имеет элемент?

Вы можете использовать периодическую таблицу, чтобы помочь вам определить, сколько валентных электронов имеет элемент (в частности, нейтральный атом элемента). Посмотрите на группу, в которой находится элемент, так как номер группы указывает количество валентных электронов, которыми обладает элемент.

Обратите внимание, однако, что это правило применимо только к элементам, которые не являются переходными металлами. Переходные металлы имеют более сложные электронные конфигурации. Таким образом, вы должны взглянуть на конкретную конфигурацию электронной оболочки элемента, чтобы понять это.

Это также означает, что при рассмотрении номера группы исключите переходные металлы. Они расположены в блоке в середине периодической таблицы. В этом смысле группы 1 и 2 на диаграмме ниже остаются прежними, но группа 13 - это наша новая “группа 3”, группа 14 - наша новая “группа 4” и так далее.

Периодическая таблица может дать вам представление о том, сколько валентных электронов имеет элемент

Примеры
Например, натрий находится в группе 1, что указывает на то, что он имеет один валентный электрон. Чтобы подтвердить это, мы можем проверить конфигурацию его электронной оболочки: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. Как мы можем видеть, на 3s-орбитали есть один электрон, который является самым внешним.

Другим примером является хлор. Хлор находится в группе 7, что указывает на то, что он имеет семь валентных электронов. Чтобы подтвердить это, мы можем взглянуть на конфигурацию его электронной оболочки: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5. Как мы можем видеть, на объединенных 3s и 3p орбиталях семь электронов, которые вместе составляют самую внешнюю третью орбиталь.

Наконец, мы можем взглянуть на углерод, который находится в группе 4. Из этого мы делаем вывод, что у него четыре электрона в валентной оболочке. Для подтверждения мы проверяем его конфигурацию электронной оболочки: 1s 2 2s 2 2p 2. Как мы можем видеть, на объединенных 2s и 2p орбиталях есть четыре электрона, которые вместе составляют самую внешнюю вторую орбиталь.

Примечательным случаем является случай группы 8: элементы в этой группе имеют восемь электронов, что составляет полный октет. Это делает эти элементы особенными, известными как благородные газы. У них практически нет валентных электронов, доступных для связи или реакции, потому что полный октет их электронной оболочки настолько стабилен.