Валентна оболонка є той , чиї електрони відповідальні за хімічні властивості елемента. Електрони в цій оболонці взаємодіють з електронами сусіднього атома, утворюючи таким чином ковалентні зв’язки (AB); і якщо вони мігрують від одного атома до іншого більш електронегативними, іонними зв’язками (A + B–).
Цей шар визначається головним квантовим числом n, яке, в свою чергу, вказує на період, коли елемент знаходиться в періодичній таблиці. У той час як групова впорядкованість залежить від кількості електронів, що орбітують у валентній оболонці. Тож для n, рівного 2, він може займати вісім електронів: вісім груп (1-8).
Джерело: Габріель Болівар
Зображення вище ілюструє значення валентного шару. Чорною точкою в центрі атома є ядро, а інші концентричні кола - електронні оболонки, визначені n.
Скільки шарів має цей атом? Кожен з них має свій колір, а оскільки їх чотири, то атом має чотири шари (n = 4). Зауважте також, що колір погіршується зі збільшенням відстані від шару до серцевини. Валентний шар - той, який знаходиться найдалі від ядра: той, що має найсвітліший колір.
Що таке валентний шар?
Згідно із зображенням, валентна оболонка - це не що інше, як останні орбіталі атома, зайняті електронами. У світло-блакитній оболонці при n = 4 є ряд орбіталей 4s, 4p, 4d і 4f; тобто всередині є інші підшари з різною електронною ємністю.
Атому потрібні електрони, щоб заповнити всі 4n орбіталі. Цей процес можна спостерігати в електронних конфігураціях елементів протягом певного періоду.
Наприклад, калій має 4s 1 електронну конфігурацію , а кальцій праворуч 4s 2 . Відповідно до цих налаштувань, що таке валентний шар? Термін відноситься до електронної конфігурації благородного газового аргону 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 . Це являє собою внутрішній або закритий шар (також відомий як ядро).
Оскільки орбіталь 4s є тією, що має найвищу енергію, і в яку потрапляють нові електрони, вона являє собою валентну оболонку як для K, так і для Ca. Якщо атоми K і Ca порівнювали з одиницею на зображенні, це були б усі внутрішні шари блакитного кольору; і 4s світло-синій шар, зовнішній.
характеристики
З усього вищесказаного можна підсумувати деякі характеристики валентної оболонки для всіх атомів:
-Ваший рівень енергії вищий; те ж саме, воно далі видаляється з ядра і має найменшу щільність електронів (порівняно з іншими шарами).
-Це неповне. Тому він буде продовжувати наповнюватись електронами, оскільки період періодично проходить зліва направо на періодичній таблиці.
-Участь у формуванні ковалентних або іонних зв’язків.
Що стосується металів калію та кальцію, вони окислюються, перетворюючись на катіони. K + має електронну конфігурацію, оскільки втрачає єдиний зовнішній електрон 4s 1 . А з боку Ca 2+ також є його конфігурація; тому що замість того, щоб втратити один електрон, ви втрачаєте два (4s 2 ).
Але яка різниця між K + і Ca 2+ , якщо вони обидва втрачають електрони зі своєї валентної оболонки і мають електронну конфігурацію? Різниця полягає в їх іонних радіусах. Са 2+ менший за К + , тому що атом кальцію має додатковий протон, який притягує зовнішні електрони з більшою силою (закриті або валентні оболонки).
Валентна оболонка 4s не зникла: вона порожня лише для цих іонів.
Приклади
Поняття валентної оболонки можна знайти прямо чи опосередковано в багатьох аспектах хімії. Оскільки його електрони є тими, які беруть участь у формуванні зв’язків, будь-яка тема, яка їх стосується (TEV, RPECV, реакційні механізми тощо), повинна стосуватися зазначеного шару.
Це тому, що важливішими за валентну оболонку є її електрони; називаються валентними електронами. Коли вони представлені в прогресивній побудові електронних конфігурацій, вони визначають електронну структуру атома, а отже, його хімічні властивості.
З цієї інформації про атом А та інший В структури їх сполук можна окреслити через структури Льюїса. Аналогічно, електронні та молекулярні структури ряду сполук можна визначити за кількістю валентних електронів.
Найпростіші можливі приклади валентних оболонок знаходимо в періодичній таблиці; конкретно, в електронних конфігураціях.
Приклад 1
Ідентифікувати елемент та його розташування в періодичній таблиці можна лише за допомогою конфігурації електронів. Таким чином, якщо елемент X має конфігурацію 5s 2 5p 1 , що це таке, до якого періоду та групи він належить?
Оскільки n = 5, X знаходиться у п’ятому періоді. Крім того, він має три валентні електрони: два в орбіталі 5s 2 та один у 5p 1 . Внутрішній шар не дає більше інформації.
Оскільки X має три електрони, а його орбіталі 5p неповні, він знаходиться в p блоці; крім того, у групі IIIA (романська система) або 13 (діюча система нумерації, затверджена IUPAC). X - тоді про елемент індій, In.
Приклад 2
Що таке елемент X з електронною конфігурацією 4d 10 5s 1 ? Зауважимо, що подібно до In, він належить до періоду 5, оскільки орбітала 5s 1 - це найвища енергія. Однак валентна оболонка також включає 4d орбіталі, оскільки вони неповні .
Валентні шари можуть бути позначені як nsnp для елемента pos блоку; або (n-1) dns для елемента блоку d. Отже, таємничий елемент X належить до блоку d, оскільки його електронна конфігурація має тип (n-1) dns (4d 10 5s 1 ).
До якої групи ви належите? Якщо додати десять електронів з орбіталі 4d 10 і один з 5s 1 , X має одинадцять валентних електронів. Тому його потрібно помістити в групу ІБ або 11. Перемістивши потім через період 5 періодичної таблиці до групи 11, ви натрапите на елемент срібло, Ag.
Список літератури
- Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (четверте видання, стор. 23). Mc Graw Hill.
- Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. Хімія. (8-е видання). CENGAGE Навчання, стор 287.
- Ресурсний центр NDT. (sf). Валентна оболонка. Взято з: nde-ed.org
- Клакамаський коледж громади. (2002). Валентні електрони. Відновлено з: dl.clackamas.edu
- Хімія LibreTexts. (sf). Валентність та основні електрони. Відновлено з: chem.libretexts.org