كيفية البحث عن إلكترونات التكافؤ: 12 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: Jason Gerald | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-16 19:08

في الكيمياء ، إلكترونات التكافؤ هي الإلكترونات الموجودة في الغلاف الإلكتروني الخارجي لعنصر ما. تعد معرفة كيفية العثور على عدد إلكترونات التكافؤ في ذرة معينة مهارة مهمة للكيميائيين لأن هذه المعلومات تحدد أنواع الروابط الكيميائية التي يمكن تكوينها. لحسن الحظ ، كل ما تحتاجه لإيجاد إلكترونات التكافؤ هو الجدول الدوري المنتظم للعناصر.

خطوة

جزء 1 من 2: إيجاد إلكترونات التكافؤ بالجدول الدوري

المعادن غير الانتقالية

الخطوة 1. ابحث عن الجدول الدوري للعناصر

هذا الجدول عبارة عن جدول مرمز بالألوان يتكون من العديد من الصناديق المختلفة التي تحتوي على جميع العناصر الكيميائية المعروفة للإنسان. يوفر الجدول الدوري ثروة من المعلومات حول العناصر - سنستخدم بعض هذه المعلومات لتحديد عدد إلكترونات التكافؤ في الذرة التي ندرسها. عادة ، يمكنك العثور على هذه المعلومات على غلاف كتاب الكيمياء. هناك أيضًا طاولات تفاعلية جيدة متاحة على الإنترنت هنا.

الخطوة 2. قم بتسمية كل عمود في الجدول الدوري للعناصر من 1 إلى 18

عادة ، في الجدول الدوري ، تحتوي جميع العناصر الموجودة في العمود الرأسي على نفس عدد إلكترونات التكافؤ. إذا لم يكن جدولك الدوري يحتوي بالفعل على رقم في كل عمود ، فقم بترقيمه من 1 في العمود الموجود في أقصى اليسار إلى 18 في العمود الموجود في أقصى اليمين. من الناحية العلمية ، تسمى هذه الأعمدة "مجموعة" عنصر.

على سبيل المثال ، إذا استخدمنا الجدول الدوري حيث المجموعات غير مرقمة ، فسنكتب 1 فوق الهيدروجين (H) و 2 فوق البريليوم (Be) وهكذا حتى 18 فوق الهيليوم (He)

الخطوة 3. ابحث عن العنصر الخاص بك في الجدول

الآن ، ابحث عن العنصر الذي تريد معرفة إلكترونات التكافؤ على الطاولة. يمكنك القيام بذلك باستخدام الرمز الكيميائي (الحرف الموجود في كل مربع) ، أو الرقم الذري (الرقم الموجود أعلى يسار كل مربع) ، أو أي معلومات أخرى متاحة لك في الجدول.

• لأغراض التوضيح ، دعنا نجد إلكترونات التكافؤ لعنصر شديد الاستخدام: الكربون (ج).

  هذا العنصر له رقم ذري هو 6. يقع هذا العنصر فوق المجموعة 14. في الخطوة التالية ، سنبحث عن إلكترونات التكافؤ الخاصة به.

• في هذا القسم الفرعي ، سوف نتجاهل المعادن الانتقالية ، وهي عناصر في كتل مربعة من المجموعات من 3 إلى 12. تختلف هذه العناصر قليلاً عن العناصر الأخرى ، لذا فإن الخطوات الواردة في هذا القسم الفرعي لا تنطبق على هذا العنصر. تحقق من كيفية القيام بذلك في القسم الفرعي أدناه.

الخطوة 4. استخدم أرقام المجموعة لتحديد عدد إلكترونات التكافؤ

يمكن استخدام رقم المجموعة للمعدن غير الانتقالي لإيجاد عدد إلكترونات التكافؤ في ذرة العنصر. مكان الوحدة من رقم المجموعة هو عدد إلكترونات التكافؤ في ذرة العنصر. بعبارة أخرى:

• المجموعة 1: 1 إلكترونات التكافؤ
• المجموعة 2: 2 إلكترونات التكافؤ
• المجموعة 13: 3 إلكترونات التكافؤ
• المجموعة 14: 4 إلكترونات التكافؤ
• المجموعة 15: 5 إلكترونات التكافؤ
• المجموعة: 6 إلكترونات التكافؤ
• المجموعة: 7 إلكترونات التكافؤ
• المجموعة: 8 إلكترونات تكافؤ (باستثناء الهيليوم الذي يحتوي على 2 إلكترون تكافؤ)

• في مثالنا ، نظرًا لوجود الكربون في المجموعة 14 ، يمكننا القول أن ذرة كربون واحدة بها أربعة إلكترونات تكافؤ.

  معدن إنتقالي

  

  الخطوة 1. ابحث عن العناصر من المجموعات 3 إلى 12

  كما هو مذكور أعلاه ، تسمى العناصر في المجموعات من 3 إلى 12 معادن انتقالية وتتصرف بشكل مختلف عن العناصر الأخرى من حيث إلكترونات التكافؤ. في هذا القسم ، سنشرح الفرق ، إلى حد ما ، غالبًا ما يكون من غير الممكن تخصيص إلكترونات التكافؤ لهذه الذرات.

  • لأغراض التوضيح ، لنأخذ عنصر Tantalum (Ta) 73. في الخطوات القليلة التالية ، سنبحث عن إلكترونات التكافؤ (أو على الأقل ، نحاول).
  • لاحظ أن المعادن الانتقالية تشمل سلسلة اللانثانيد والأكتينيد (وتسمى أيضًا المعادن الأرضية النادرة) - صفان من العناصر يقعان عادةً في أسفل بقية الجدول ، بدءًا من اللانثانوم والأكتينيوم. كل هذه العناصر تشمل المجموعة 3 في الجدول الدوري.

  

  الخطوة 2. افهم أن المعادن الانتقالية لا تحتوي على إلكترونات تكافؤ تقليدية

  يتطلب فهم أن سبب عدم عمل الفلزات الانتقالية حقًا مثل باقي الجدول الدوري شرحًا بسيطًا لكيفية عمل الإلكترونات في الذرات. انظر أدناه للحصول على نظرة عامة سريعة أو تخطي هذه الخطوة للحصول على الإجابة على الفور.

  • عند إضافة الإلكترونات إلى الذرات ، يتم فرز هذه الإلكترونات في مدارات مختلفة - مناطق مختلفة حول الذرة حيث يتم تجميع الذرات. عادةً ما تكون إلكترونات التكافؤ هي الذرات الموجودة في الغلاف الخارجي - وبعبارة أخرى ، تُضاف الذرات الأخيرة.
  • لأسباب معقدة بعض الشيء لشرحها هنا ، عندما تضاف الذرات إلى الغلاف الخارجي d لمعدن انتقالي (المزيد عن ذلك أدناه) ، فإن الذرات الأولى التي تدخل الغلاف تميل إلى التصرف مثل إلكترونات التكافؤ العادية ، ولكن بعد ذلك ، الإلكترونات لا تتصرف بهذه الطريقة ، والإلكترونات من الطبقات المدارية الأخرى تعمل أحيانًا مثل إلكترونات التكافؤ. هذا يعني أن الذرة يمكن أن تحتوي على إلكترونات تكافؤ متعددة اعتمادًا على كيفية معالجتها.
  • للحصول على شرح أكثر تفصيلاً ، ألق نظرة على صفحة إلكترونات التكافؤ الجيدة بكلية كلاكاماس كوميونيتي.

  

  الخطوة 3. حدد عدد إلكترونات التكافؤ بناءً على رقم مجموعتها

  مرة أخرى ، يمكن أن يخبرك رقم مجموعة العنصر الذي تنظر إليه بعدد إلكترونات التكافؤ التي يحتوي عليها. ومع ذلك ، بالنسبة للمعادن الانتقالية ، لا يوجد نمط يمكنك اتباعه - فعادة ما يتوافق رقم المجموعة مع عدد من إلكترونات التكافؤ المحتملة. الأرقام هي:

  • المجموعة 3: 3 إلكترونات التكافؤ
  • المجموعة 4: 2 إلى 4 إلكترونات التكافؤ
  • المجموعة 5: 2 إلى 5 إلكترونات التكافؤ
  • المجموعة 6: 2 إلى 6 إلكترونات التكافؤ
  • المجموعة 7: من 2 إلى 7 إلكترونات التكافؤ
  • المجموعة 8: 2 أو 3 إلكترونات تكافؤ
  • المجموعة 9: 2 أو 3 إلكترونات تكافؤ
  • المجموعة 10: 2 أو 3 إلكترونات تكافؤ
  • المجموعة 11: 1 إلى 2 إلكترونات التكافؤ
  • المجموعة 12: 2 إلكترونات التكافؤ
  • في مثالنا ، نظرًا لأن Tantalum في المجموعة 5 ، يمكننا القول أن Tantalum بين اثنان وخمسة إلكترونات تكافؤ ، تعتمد على الموقف.

  جزء 2 من 2: إيجاد إلكترونات التكافؤ عن طريق تكوين الإلكترون

  

  الخطوة 1. تعلم كيفية قراءة تكوينات الإلكترون

  هناك طريقة أخرى لإيجاد إلكترونات التكافؤ لعنصر ما وهي باستخدام شيء يسمى تكوين الإلكترون. قد يبدو تكوين الإلكترون معقدًا ، لكنه مجرد طريقة لتمثيل مدارات الإلكترون في ذرة بأحرف وأرقام ، ومن السهل إذا كنت تعرف ما تفعله.

  • لنلقِ نظرة على مثال تكوين لعنصر الصوديوم (Na):

    1 ثانية²2 ثانية²2 ص⁶3 ثانية¹

  • لاحظ أن تكوين الإلكترون هذا يكرر ببساطة نمطًا مثل هذا:

    (رقم) (حرف)^{(الرقم أعلاه)}(رقم) (حرف)^{(الرقم أعلاه)}…

  • …إلخ. نمط (رقم) (حرف) الأول هو اسم المدار الإلكتروني و ^{(الرقم أعلاه)} هو عدد الإلكترونات في ذلك المدار - هذا كل شيء!

  • لذلك ، على سبيل المثال لدينا ، نقول أن الصوديوم يحتوي على 2 إلكترون في 1. المداري مضاف 2 إلكترون في 2 ثانية. المداري مضاف 6 إلكترونات في مدارات 2p مضاف 1 إلكترون في مدار 3 ثوانٍ.

    المجموع 11 إلكترونًا - الصوديوم هو العنصر رقم 11 ، لذا فمن المنطقي.

  

  الخطوة 2. ابحث عن تكوين الإلكترون للعنصر الذي تدرسه

  بمجرد معرفة تكوين الإلكترون لعنصر ما ، فإن العثور على عدد إلكترونات التكافؤ أمر سهل إلى حد ما (باستثناء ، بالطبع ، للمعادن الانتقالية.) إذا حصلت على التكوين من المشكلة ، يمكنك الانتقال إلى الخطوة التالية. إذا كان عليك أن تبحث عنه بنفسك ، فقم بإلقاء نظرة أدناه:

  • فيما يلي التكوين الإلكتروني الكامل لـ ununoctium (Uuo) ، العنصر رقم 118:

    1 ثانية²2 ثانية²2 ص⁶3 ثانية²3 ص⁶4 ثانية²ثلاثي الأبعاد¹⁰4 ص⁶5 ثانية²4 د¹⁰5 ص⁶6 s²4f¹⁴5 د¹⁰6 ص⁶7 ثانية²5f¹⁴6 د¹⁰7 ص⁶

  • الآن بعد أن أصبح لديك التكوين ، كل ما عليك فعله للعثور على تكوين الإلكترون لذرة أخرى هو ملء هذا النمط من نقطة الصفر حتى نفاد الإلكترونات. هذا هو أسهل مما يبدو. على سبيل المثال ، إذا أردنا إنشاء مخطط مداري للكلور (Cl) ، العنصر رقم 17 ، الذي يحتوي على 17 إلكترونًا ، فسنقوم بذلك على النحو التالي:

    1 ثانية²2 ثانية²2 ص⁶3 ثانية²3 ص⁵

  • لاحظ أن عدد الإلكترونات يصل إلى 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. تحتاج فقط إلى تغيير المقدار في المدار النهائي - والباقي هو نفسه لأن المدارات قبل المدار الأخير ممتلئة.
  • لتكوينات الإلكترون الأخرى ، انظر أيضًا هذه المقالة.

  

  الخطوة 3. أضف الإلكترونات إلى الأصداف المدارية باستخدام قاعدة الثمانية

  عندما تضاف إلكترونات إلى ذرة ، فإنها تسقط في مدارات مختلفة بالترتيب المذكور أعلاه - يذهب الإلكترونان الأولان إلى مدار 1 ثانية ، ويدخل الإلكترونان التاليان إلى مدار 2 ثانية ، وتنتقل الإلكترونات الستة التالية إلى مدار 2p ، و هكذا. عندما نعمل مع ذرات خارج المعادن الانتقالية ، نقول إن هذه المدارات تشكل قذائف مدارية حول الذرة ، مع كل غلاف متتالي بعيدًا عن الغلاف السابق. بالإضافة إلى الغلاف الأول ، الذي يمكنه الاحتفاظ بإلكترونين فقط ، يمكن لكل غلاف أن يحمل ثمانية إلكترونات (بالإضافة إلى ذلك ، مرة أخرى ، عند العمل مع معادن انتقالية.) وهذا ما يسمى القاعدة الثماني.

  • على سبيل المثال ، لنفترض أننا ننظر إلى عنصر البورون (ب). نظرًا لأن العدد الذري هو خمسة ، فنحن نعلم أن العنصر يحتوي على خمسة إلكترونات وأن تكوين الإلكترونات الخاص به يبدو كما يلي: 1s²2 ثانية²2 ص¹. نظرًا لأن الغلاف المداري الأول يحتوي على إلكترونين فقط ، فنحن نعلم أن البورون له غلافان فقط: غلاف واحد به إلكترونان 1s وقذيفة واحدة بها ثلاثة إلكترونات من المدارات 2s و 2p.
  • كمثال آخر ، سيكون لعنصر مثل الكلور ثلاث قذائف مدارية: واحدة بها إلكترونات 1 ثانية ، وواحدة بها إلكترونان 2s وستة إلكترونات 2p ، وواحدة بها إلكترونان 3s وخمسة إلكترونات 3p.

  

  الخطوة 4. أوجد عدد الإلكترونات في الغلاف الخارجي

  الآن بعد أن عرفت الغلاف الإلكتروني لعنصرك ، أصبح العثور على إلكترونات التكافؤ أمرًا سهلاً للغاية: فقط استخدم عدد الإلكترونات في الغلاف الخارجي. إذا كان الغلاف الخارجي ممتلئًا (بمعنى آخر ، إذا كان الغلاف الخارجي يحتوي على ثمانية إلكترونات ، أو إذا كان الغلاف الأول يحتوي على اثنين) ، يصبح العنصر خاملًا ولن يتفاعل بسهولة مع العناصر الأخرى. ومع ذلك ، مرة أخرى ، لا تنطبق هذه القاعدة على المعادن الانتقالية.

  على سبيل المثال ، إذا استخدمنا البورون ، نظرًا لوجود ثلاثة إلكترونات في الغلاف الثاني ، يمكننا القول أن البورون لديه ثلاثة إلكترونات التكافؤ.

  

  الخطوة 5. استخدم صفوف الجدول كطريقة مختصرة للعثور على الأصداف المدارية

  يتم استدعاء الصفوف الأفقية في الجدول الدوري "فترة" عنصر. بدءًا من أعلى الجدول ، تتوافق كل فترة مع عدد قذائف الإلكترون التي تمتلكها الذرة في تلك الفترة. يمكنك استخدامه كطريقة مختصرة لتحديد عدد إلكترونات التكافؤ التي يمتلكها عنصر ما - فقط ابدأ على الجانب الأيسر من الفترة عند حساب الإلكترونات. مرة أخرى ، تحتاج إلى تجاهل المعادن الانتقالية لهذه الطريقة.

  • على سبيل المثال ، نعلم أن عنصر السيلينيوم له أربع قذائف مدارية لأنه في الفترة الرابعة. نظرًا لأنه العنصر السادس من اليسار في الفترة الرابعة (تجاهل المعادن الانتقالية) ، فإننا نعلم أن غلافه الخارجي الرابع به ستة إلكترونات ، وبالتالي يحتوي السيلينيوم ستة إلكترونات تكافؤ.

    نصائح

    • لاحظ أنه يمكن كتابة تكوين الإلكترون بطريقة موجزة باستخدام الغازات النبيلة (العناصر في المجموعة 18) لاستبدال المدارات في بداية التكوين. على سبيل المثال ، يمكن كتابة التكوين الإلكتروني للصوديوم بالشكل [Ne] 3s1 - في الواقع ، مثل النيون ، ولكن مع إلكترون إضافي واحد في مدار 3 ثوانٍ.
    • قد تحتوي المعادن الانتقالية على أجزاء فرعية تكافؤ غير مملوءة بالكامل. يتضمن تحديد العدد الدقيق لإلكترونات التكافؤ في المعادن الانتقالية مبادئ نظرية الكم التي لم تتناولها هذه المقالة.
    • لاحظ أن الجدول الدوري يختلف من بلد إلى آخر. لذا تحقق مما إذا كنت تستخدم الجدول الدوري الصحيح لتجنب الالتباس.