עבריתHE⌄
אלקטרוני ערכיות
אלקטרוני ערכיות הם האלקטרונים המשתתפים באופן הישיר ביותר בקישור ובריאקטיביות, אך הגבול בין ערכיות לליבה תלוי בסוג היסוד. בקבוצות הראשיות ספירת הקליפה החיצונית פועלת היטב; במתכות מעבר גם ns וגם (n−1)d עשויים להשתתף בכימיה.
איך מזהים אלקטרוני ערכיות
מתחילים מן התצורה האלקטרונית ושואלים אילו אורביטלים יכולים להשתתף בקישור או ביינון באנרגיות כימיות סבירות.
קבוצות ראשיות
ב-s וב-p מספר אלקטרוני הערכיות קשור לרוב למספר הקבוצה: Na הוא 3s¹ ו-Cl הוא 3s²3p⁵ עם שבעה.
ליבה מול ערכיות
אלקטרוני ליבה קשורים חזק יותר ואינם משתתפים ישירות ברוב הקשרים, אך הם מסככים את הגרעין ומשפיעים על הערכיות.
מתכות מעבר
ב-Fe אלקטרוני 4s ו-3d יכולים להשתתף בחמצון ובקישור ולכן ספירת n הגבוה ביותר בלבד אינה מספיקה.
מיקום בטבלה ודמיון כימי
חזרה של דפוסי אכלוס חיצוניים היא מקור מרכזי למחזוריות.
קבוצה ודמיון
Li, Na ו-K הם ns¹ ולכן נוטים ליצור +1, אף שהגדלים ואנרגיות היינון שונים.
גזים אצילים
קליפה חיצונית מלאה מקשה בדרך כלל על הוספה או הסרה של אלקטרון, אך קיימת כימיה גם ליסודות כבדים.
כלל האוקטט הוא כלי. האוקטט מצליח בהרבה תרכובות של השורה השנייה אך אינו מתאר היטב מינים חסרי אלקטרונים, רדיקלים או כימיה מעברית.
מערכיות לקשרים
מספר האלקטרונים החיצוניים נותן תקציב למבני לואיס ולמטענים שכיחים, אך גאומטריה ואנרגיה דורשות מידע נוסף.
קשרים וזוגות בודדים. אלקטרוני ערכיות מתחלקים בין קשרים לזוגות בודדים ולכן הספירה היא הצעד הראשון בבניית לואיס.
יצירת יונים. מתכות אלקטרופוזיטיביות מאבדות אלקטרונים חיצוניים בקלות יחסית; אל-מתכות עשויות לקבלם כאשר התהליך הכולל בתרכובת מועדף.
הזינו מספר קבוצה ראשית כדי לראות ספירה מקורבת של אלקטרוני ערכיות.
גבולות הספירה הפשוטה
אין להפוך את מספר אלקטרוני הערכיות אוטומטית למטען או למספר קשרים ללא בדיקת אנרגיה, רזוננס ומצבי חמצון אפשריים.
ביסודות הקבוצות הראשיות אלקטרוני הערכיות מזוהים בדרך כלל עם האלקטרונים בקליפה בעלת n הגבוה ביותר, ולכן מספרם קשור היטב לדפוסים של הטבלה המחזורית. עם זאת, במתכות מעבר רמות ns ו־(n−1)d קרובות באנרגיה ושתיהן עשויות להשתתף בקשר או בחמצון.
מבני לואיס הם כלי ספירה שימושי: הם מסייעים לחלק אלקטרוני ערכיות בין קשרים וזוגות לא־קושרים ולבדוק מטענים פורמליים. הם אינם תמונה מרחבית של אורביטלים ואינם מראים כיצד צפיפות האלקטרונים מתפלגת בפועל במולקולה.
רצף אנרגיות היינון נותן עדות ניסויית לגבול בין ערכיות לליבה. לאחר הסרת האלקטרונים החיצוניים הקלים יותר מופיעה לעיתים קפיצה גדולה, משום שהאלקטרון הבא שייך לקליפה פנימית הקשורה חזק יותר לגרעין.
מספר אלקטרוני הערכיות מסביר מדוע יסודות באותה קבוצה חולקים דפוסי תגובתיות, אך הוא אינו קובע לבדו את הכימיה. גודל האטום, אלקטרושליליות, אנרגיות אורביטליות וסביבת הקשר משפיעים גם הם על המבנה והיציבות.
תרגילים פתורים
השתמשו במנגנון הפיזיקלי או בכללי החשבונאות לפני קיצור דרך.
כלור
כלור
פתרון: Cl: [Ne]3s²3p⁵ ולכן שבעה אלקטרוני ערכיות במודל הקבוצות הראשיות.
סידן
סידן
פתרון: Ca: [Ar]4s² ולכן שני אלקטרוני ערכיות ומצב +2 שכיח.
ברזל
ברזל
פתרון: ב-Fe גם 3d וגם 4s רלוונטיים ולכן כלל ״ה-n הגבוה בלבד״ אינו מספיק.