วิธีค้นหาวาเลนซ์อิเล็กตรอน: 12 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: Jason Gerald | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-16 20:01

ในวิชาเคมี วาเลนซ์อิเล็กตรอนคืออิเล็กตรอนที่อยู่ในเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดของธาตุ การรู้วิธีหาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนในอะตอมนั้นเป็นทักษะที่สำคัญสำหรับนักเคมี เนื่องจากข้อมูลนี้จะกำหนดประเภทของพันธะเคมีที่สามารถก่อตัวได้ โชคดีที่สิ่งที่คุณต้องค้นหาวาเลนซ์อิเล็กตรอนก็คือตารางธาตุปกติของธาตุ

ขั้นตอน

ส่วนที่ 1 จาก 2: การหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนด้วยตารางธาตุ

โลหะไม่เปลี่ยนรูป

ขั้นตอนที่ 1 หาตารางธาตุของธาตุ

ตารางนี้เป็นตารางรหัสสีที่ประกอบด้วยกล่องต่างๆ มากมายที่มีองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดที่มนุษย์รู้จัก ตารางธาตุให้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับองค์ประกอบ - เราจะใช้ข้อมูลบางส่วนนี้เพื่อกำหนดจำนวนอิเล็กตรอนของวาเลนซ์ในอะตอมที่เรากำลังศึกษา โดยปกติ คุณจะพบข้อมูลนี้บนหน้าปกของหนังสือเรียนวิชาเคมี นอกจากนี้ยังมีตารางแบบโต้ตอบที่ดีทางออนไลน์ที่นี่

ขั้นตอนที่ 2 ติดป้ายกำกับแต่ละคอลัมน์ในตารางธาตุตั้งแต่ 1 ถึง 18

โดยปกติ ในตารางธาตุ องค์ประกอบทั้งหมดในคอลัมน์แนวตั้งจะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนจำนวนเท่ากัน หากตารางธาตุของคุณไม่มีตัวเลขในแต่ละคอลัมน์อยู่แล้ว ให้นับเลขจาก 1 ในคอลัมน์ซ้ายสุดเป็น 18 ในคอลัมน์ขวาสุด ตามหลักวิทยาศาสตร์ เรียกคอลัมน์เหล่านี้ว่า "กลุ่ม" ธาตุ.

ตัวอย่างเช่น หากเราใช้ตารางธาตุที่ไม่มีเลขกลุ่ม เราจะเขียน 1 เหนือไฮโดรเจน (H) 2 เหนือเบริลเลียม (Be) และต่อไปเรื่อยๆ จนถึง 18 เหนือฮีเลียม (He)

ขั้นตอนที่ 3 ค้นหาองค์ประกอบของคุณในตาราง

ตอนนี้ ให้หาองค์ประกอบที่คุณต้องการทราบวาเลนซ์อิเล็กตรอนบนโต๊ะ คุณสามารถทำได้โดยใช้สัญลักษณ์ทางเคมี (ตัวอักษรในแต่ละช่อง) เลขอะตอม (ตัวเลขที่ด้านบนซ้ายของแต่ละช่อง) หรือข้อมูลอื่นๆ ที่คุณมีในตาราง

• เพื่อการสาธิต เรามาค้นหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุที่ใช้บ่อยมากกัน: คาร์บอน (C)

  องค์ประกอบนี้มีเลขอะตอมเท่ากับ 6 องค์ประกอบนี้อยู่เหนือกลุ่มที่ 14 ในขั้นตอนต่อไป เราจะมองหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุนี้

• ในส่วนย่อยนี้ เราจะเพิกเฉยต่อโลหะทรานสิชัน ซึ่งเป็นองค์ประกอบในบล็อกสี่เหลี่ยมของกลุ่ม 3 ถึง 12 องค์ประกอบเหล่านี้แตกต่างจากองค์ประกอบอื่นๆ เล็กน้อย ดังนั้นขั้นตอนในส่วนย่อยนี้จึงไม่มีผลกับองค์ประกอบนั้น ดูวิธีการดำเนินการในส่วนย่อยด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 4 ใช้หมายเลขกลุ่มเพื่อกำหนดจำนวนอิเล็กตรอนความจุ

หมายเลขกลุ่มของโลหะที่ไม่เปลี่ยนรูปสามารถใช้เพื่อค้นหาจำนวนอิเล็กตรอนของวาเลนซ์ในอะตอมของธาตุ ตำแหน่งหน่วยของหมายเลขกลุ่ม คือจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุ กล่าวอีกนัยหนึ่ง:

• กลุ่มที่ 1: 1 วาเลนซ์อิเล็กตรอน
• กลุ่ม 2: 2 เวเลนซ์อิเล็กตรอน
• กลุ่ม 13: 3 วาเลนซ์อิเล็กตรอน
• กลุ่มที่ 14: เวเลนซ์อิเล็กตรอน 4 ตัว
• กลุ่ม 15: 5 วาเลนซ์อิเล็กตรอน
• กลุ่ม: เวเลนซ์อิเล็กตรอน 6 ตัว
• กลุ่ม: 7 เวเลนซ์อิเล็กตรอน
• กลุ่ม: 8 เวเลนซ์อิเล็กตรอน (ยกเว้นฮีเลียมซึ่งมี 2 วาเลนซ์อิเล็กตรอน)

• ในตัวอย่างของเรา เนื่องจากคาร์บอนอยู่ในกลุ่ม 14 เราสามารถพูดได้ว่าอะตอมของคาร์บอนหนึ่งตัวมี สี่เวเลนซ์อิเล็กตรอน

โลหะทรานซิชัน

ขั้นตอนที่ 1 ค้นหาองค์ประกอบจากกลุ่ม 3 ถึง 12

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ธาตุในกลุ่มที่ 3 ถึง 12 เรียกว่าโลหะทรานซิชัน และมีลักษณะการทำงานที่แตกต่างจากองค์ประกอบอื่นๆ ในแง่ของวาเลนซ์อิเล็กตรอน ในส่วนนี้ เราจะอธิบายความแตกต่าง ในระดับหนึ่ง มักจะไม่สามารถกำหนดเวเลนซ์อิเล็กตรอนให้กับอะตอมเหล่านี้ได้

• เพื่อจุดประสงค์ในการสาธิต ลองใช้แทนทาลัม (Ta) องค์ประกอบ 73 ในไม่กี่ขั้นตอนถัดไป เราจะมองหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนของมัน (หรืออย่างน้อยก็ลอง)
• โปรดทราบว่าโลหะทรานซิชันประกอบด้วยชุดแลนทาไนด์และแอคติไนด์ (เรียกอีกอย่างว่าโลหะหายาก) - ธาตุสองแถวมักจะอยู่ที่ด้านล่างของตารางที่เหลือ โดยเริ่มด้วยแลนทานัมและแอกทิเนียม องค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้รวมถึง กลุ่ม 3 ในตารางธาตุ

ขั้นตอนที่ 2 เข้าใจว่าโลหะทรานซิชันไม่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนแบบดั้งเดิม

การทำความเข้าใจว่าเหตุผลที่โลหะทรานซิชันไม่ทำงานเหมือนตารางธาตุที่เหลือ จำเป็นต้องมีคำอธิบายเล็กน้อยว่าอิเล็กตรอนทำงานอย่างไรในอะตอม ดูภาพรวมอย่างรวดเร็วด้านล่างหรือข้ามขั้นตอนนี้เพื่อรับคำตอบทันที

• เมื่ออิเล็กตรอนถูกเติมเข้าไปในอะตอม อิเล็กตรอนเหล่านี้จะถูกจัดเรียงเป็นออร์บิทัลต่างๆ - โดยพื้นฐานแล้วบริเวณต่างๆ รอบอะตอมที่อะตอมถูกประกอบเข้าด้วยกัน โดยปกติ เวเลนซ์อิเล็กตรอนคืออะตอมในเปลือกนอกสุด กล่าวคือ อะตอมสุดท้ายที่เพิ่มเข้ามา
• ด้วยเหตุผลที่ค่อนข้างซับซ้อนที่จะอธิบายในที่นี้ เมื่ออะตอมถูกเติมเข้าไปในเปลือก d ด้านนอกของโลหะทรานซิชัน (เพิ่มเติมจากด้านล่าง) อะตอมแรกที่เข้าสู่เปลือกมักจะทำตัวเหมือนเวเลนซ์อิเล็กตรอนธรรมดา แต่หลังจากนั้น อิเล็กตรอนไม่ได้แสดงพฤติกรรมแบบนั้น และอิเล็กตรอนจากชั้นวงโคจรอื่นๆ บางครั้งก็ทำตัวเหมือนเวเลนซ์อิเล็กตรอน ซึ่งหมายความว่าอะตอมสามารถมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้หลายตัวขึ้นอยู่กับวิธีการจัดการ
• สำหรับคำอธิบายโดยละเอียดเพิ่มเติม ดูที่หน้าดีเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่ดีของ Clackamas Community College

ขั้นตอนที่ 3 กำหนดจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนตามหมายเลขกลุ่ม

อีกครั้ง หมายเลขกลุ่มขององค์ประกอบที่คุณกำลังดูสามารถบอกคุณได้ว่ามีเวเลนซ์อิเล็กตรอนกี่ตัว อย่างไรก็ตาม สำหรับโลหะทรานซิชัน ไม่มีรูปแบบใดที่คุณสามารถทำตามได้ หมายเลขกลุ่มมักจะสอดคล้องกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่เป็นไปได้จำนวนหนึ่ง ตัวเลขคือ:

• กลุ่ม 3: 3 เวเลนซ์อิเล็กตรอน
• กลุ่มที่ 4: 2 ถึง 4 วาเลนซ์อิเล็กตรอน
• กลุ่มที่ 5: 2 ถึง 5 วาเลนซ์อิเล็กตรอน
• กลุ่ม 6: 2 ถึง 6 เวเลนซ์อิเล็กตรอน
• กลุ่ม 7: 2 ถึง 7 เวเลนซ์อิเล็กตรอน
• กลุ่มที่ 8: เวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 หรือ 3 ตัว
• กลุ่มที่ 9: เวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 หรือ 3 ตัว
• กลุ่มที่ 10: เวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 หรือ 3 ตัว
• กลุ่มที่ 11: 1 ถึง 2 เวเลนซ์อิเล็กตรอน
• กลุ่มที่ 12: เวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 ตัว
• ในตัวอย่างของเรา เนื่องจากแทนทาลัมอยู่ในกลุ่มที่ 5 เราจึงกล่าวได้ว่าแทนทาลัมมีค่าระหว่าง วาเลนซ์อิเล็กตรอนสองและห้า แล้วแต่สถานการณ์

ส่วนที่ 2 จาก 2: การหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนโดยการกำหนดค่าอิเล็กตรอน

ขั้นตอนที่ 1 เรียนรู้วิธีอ่านการกำหนดค่าอิเล็กตรอน

อีกวิธีหนึ่งในการหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุก็คือการจัดเรียงอิเล็กตรอน การจัดโครงแบบอิเล็กตรอนอาจดูซับซ้อน แต่เป็นเพียงวิธีการแสดงออร์บิทัลของอิเล็กตรอนในอะตอมด้วยตัวอักษรและตัวเลข และมันง่ายถ้าคุณรู้ว่าคุณกำลังทำอะไรอยู่

• ลองดูตัวอย่างการกำหนดค่าสำหรับองค์ประกอบโซเดียม (Na):

  1s²2s²2p⁶3s¹

• โปรดทราบว่าการกำหนดค่าอิเล็กตรอนนี้เป็นเพียงการทำซ้ำรูปแบบดังนี้:

  (หมายเลข)(จดหมาย)^{(หมายเลขด้านบน)}(หมายเลข)(จดหมาย)^{(หมายเลขด้านบน)}…

• …เป็นต้น ลวดลาย (หมายเลข)(จดหมาย) อย่างแรกคือชื่อของอิเล็กตรอนโคจรและ ^{(หมายเลขด้านบน)} คือจำนวนอิเล็กตรอนในวงโคจรนั้น นั่นเอง!

• ตัวอย่างเช่น เราบอกว่าโซเดียมมี 2 อิเล็กตรอนใน 1 วินาที. orbital เพิ่ม 2 อิเล็กตรอนใน 2 วินาที. orbital เพิ่ม 6 อิเล็กตรอนใน 2p. orbitals เพิ่ม 1 อิเล็กตรอนในวงโคจร 3 วินาที

  ทั้งหมดคือ 11 อิเล็กตรอน - โซเดียมเป็นองค์ประกอบที่ 11 ดังนั้นจึงสมเหตุสมผล

ขั้นตอนที่ 2 ค้นหาการกำหนดค่าอิเล็กตรอนสำหรับองค์ประกอบที่คุณกำลังศึกษา

เมื่อคุณทราบการกำหนดค่าอิเล็กตรอนขององค์ประกอบแล้ว การหาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนนั้นค่อนข้างง่าย (ยกเว้นแน่นอนสำหรับโลหะทรานสิชัน) หากคุณได้รับการกำหนดค่าจากปัญหา คุณสามารถไปยังขั้นตอนถัดไปได้ หากคุณต้องค้นหาด้วยตัวเองลองดูด้านล่าง:

• นี่คือการกำหนดค่าอิเล็กตรอนที่สมบูรณ์สำหรับ ununoctium (Uuo) องค์ประกอบหมายเลข 118:

  1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4 วัน¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5 วัน¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6 วัน¹⁰7p⁶

• ตอนนี้คุณมีโครงแบบแล้ว สิ่งที่คุณต้องทำเพื่อค้นหาโครงแบบอิเล็กตรอนของอะตอมอื่นคือการเติมรูปแบบนี้ตั้งแต่เริ่มต้นจนอิเล็กตรอนหมด นี้ง่ายกว่าเสียง ตัวอย่างเช่น หากเราต้องการสร้างไดอะแกรมการโคจรของคลอรีน (Cl) องค์ประกอบหมายเลข 17 ซึ่งมี 17 อิเล็กตรอน เราจะทำดังนี้:

  1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

• สังเกตว่าจำนวนอิเล็กตรอนรวมกันได้ 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 คุณเพียงแค่ต้องเปลี่ยนจำนวนเงินในออร์บิทัลสุดท้าย - ที่เหลือก็เหมือนเดิมเพราะออร์บิทัลก่อนออร์บิทัลสุดท้ายจะเต็ม
• สำหรับโครงแบบอิเล็กตรอนอื่นๆ โปรดดูบทความนี้ด้วย

ขั้นตอนที่ 3 เพิ่มอิเล็กตรอนลงในเปลือกออร์บิทัลด้วยกฎออคเต็ต

เมื่อเติมอิเล็กตรอนลงในอะตอม อิเล็กตรอนจะตกลงไปในออร์บิทัลต่างๆ ตามลำดับที่ระบุไว้ข้างต้น - อิเล็กตรอน 2 ตัวแรกจะเข้าสู่วงโคจร 1 วินาที อิเล็กตรอน 2 ตัวถัดไปจะเข้าสู่วงโคจร 2 วินาที อิเล็กตรอนอีก 6 ตัวถัดไปจะเข้าสู่วงโคจร 2p และ เร็ว ๆ นี้. เมื่อเราทำงานกับอะตอมนอกโลหะทรานซิชัน เราบอกว่าออร์บิทัลเหล่านี้สร้างเปลือกโคจรรอบอะตอม โดยแต่ละเชลล์ที่ต่อเนื่องกันอยู่ห่างจากเปลือกก่อนหน้า นอกจากเปลือกแรกซึ่งสามารถเก็บอิเล็กตรอนได้เพียง 2 ตัว แต่ละเปลือกสามารถเก็บอิเล็กตรอนได้แปดตัว (นอกจากนี้ เมื่อทำงานกับโลหะทรานซิชัน) สิ่งนี้เรียกว่า กฎออคเต็ต.

• ตัวอย่างเช่น สมมติว่าเราดูที่ธาตุโบรอน (B) เนื่องจากเลขอะตอมคือ 5 เราจึงรู้ว่าธาตุนั้นมีอิเล็กตรอน 5 ตัว และรูปร่างของอิเล็กตรอนจะมีลักษณะดังนี้: 1s²2s²2p¹. เนื่องจากเปลือกวงแรกมีอิเล็กตรอนเพียง 2 ตัว เรารู้ว่าโบรอนมีเปลือกเพียงสองเปลือก: เปลือกหนึ่งมีอิเล็กตรอน 1s สองตัว และเปลือกหนึ่งมีอิเล็กตรอนสามตัวจากวงโคจร 2s และ 2p
• อีกตัวอย่างหนึ่ง องค์ประกอบเช่นคลอรีนจะมีเปลือกวงสามวง: หนึ่งมีอิเล็กตรอน 1s หนึ่งมีอิเล็กตรอน 2s สองตัวและอิเล็กตรอน 2p หกตัว และหนึ่งมีอิเล็กตรอน 3s สองตัวและอิเล็กตรอน 3p ห้าตัว

ขั้นตอนที่ 4 หาจำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอก

เมื่อคุณทราบเปลือกอิเล็กตรอนของธาตุของคุณแล้ว การหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนนั้นง่ายมาก แค่ใช้จำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอกเท่านั้น หากเปลือกนอกสุดเต็ม (กล่าวอีกนัยหนึ่ง ถ้าเปลือกนอกสุดมีอิเล็กตรอนแปดตัว หรือสำหรับเปลือกแรกมีอิเล็กตรอนสองตัว) องค์ประกอบนั้นจะเฉื่อยและจะไม่ทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบอื่นได้ง่าย อย่างไรก็ตาม กฎนี้ใช้ไม่ได้กับโลหะทรานสิชัน

ตัวอย่างเช่น หากเราใช้โบรอน เนื่องจากมีอิเล็กตรอนสามตัวในเปลือกที่สอง เราจึงกล่าวได้ว่าโบรอนมี สาม วาเลนซ์อิเล็กตรอน.

ขั้นตอนที่ 5. ใช้แถวของตารางเป็นวิธีชวเลขเพื่อค้นหาเปลือกออร์บิทัล

แถวแนวนอนในตารางธาตุเรียกว่า "ระยะเวลา" ธาตุ. เริ่มต้นที่ด้านบนของตาราง แต่ละคาบจะสอดคล้องกับจำนวนเปลือกอิเล็กตรอนที่อะตอมมีในช่วงเวลานั้น คุณสามารถใช้เป็นวิธีชวเลขเพื่อกำหนดจำนวนอิเล็กตรอนของวาเลนซ์ - เพียงแค่เริ่มทางด้านซ้ายของระยะเวลาเมื่อนับอิเล็กตรอน อีกครั้ง คุณต้องละเว้นโลหะทรานสิชันสำหรับวิธีนี้

• ตัวอย่างเช่น เรารู้ว่าธาตุซีลีเนียมมีสี่ออร์บิทัลเชลล์เพราะอยู่ในคาบที่สี่ เนื่องจากเป็นองค์ประกอบที่หกจากด้านซ้ายในช่วงที่สี่ (ไม่สนใจโลหะทรานซิชัน) เราทราบดีว่าเปลือกนอกที่สี่ของมันมีอิเล็กตรอน 6 ตัว และด้วยเหตุนี้ซีลีเนียมจึงมี เวเลนซ์อิเล็กตรอนหกตัว

เคล็ดลับ

• โปรดทราบว่าการกำหนดค่าอิเล็กตรอนสามารถเขียนได้กระชับโดยใช้ก๊าซมีตระกูล (องค์ประกอบในกลุ่ม 18) เพื่อแทนที่ออร์บิทัลที่จุดเริ่มต้นของการกำหนดค่า ตัวอย่างเช่น การกำหนดค่าอิเล็กตรอนของโซเดียมสามารถเขียนได้เป็น [Ne]3s1 ซึ่งจริงๆ แล้วเหมือนกับนีออน แต่มีอิเล็กตรอนเพิ่มหนึ่งตัวในวงโคจร 3 วินาที
• โลหะทรานซิชันอาจมีซับเชลล์ของเวเลนซ์ที่ไม่สมบูรณ์ การกำหนดจำนวนที่แน่นอนของเวเลนซ์อิเล็กตรอนในโลหะทรานซิชันนั้นเกี่ยวข้องกับหลักการของทฤษฎีควอนตัมซึ่งไม่ครอบคลุมในบทความนี้
• โปรดทราบว่าตารางธาตุแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ ดังนั้นให้ตรวจสอบว่าคุณใช้ตารางธาตุที่ถูกต้องเพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนหรือไม่