Mini-kurzus
Vegyértékelektronok
A vegyértékelektronok a kötésben és reakciókban legközvetlenebbül részt vevő elektronok. Főcsoportokban számuk egyszerűen olvasható a külső konfigurációból, a d- és f-blokkban azonban tágabb kémiai értelmezés szükséges.
Mit nevezünk vegyértékelektronnak?
A vegyértékelektronok vesznek részt legközvetlenebbül a kötésben és reakciókban. Főcsoport-elemeknél jó közelítés a legnagyobb n héj elektronjait számolni, átmenetifémeknél azonban a vegyérték és a törzselektronok határa rugalmasabb.
Főcsoportok és csoportszám
Az 1. és 2. csoportban rendszerint 1, illetve 2 vegyértékelektron van. A 13–18. csoportban többnyire a csoportszám mínusz 10 adja a számot. He jelölési kivétel: 1s² már teljes héj, két elektronnal.
Főcsoport-elemekhez adj meg 1., 2. vagy 13–18. csoportot az egyszerű vegyértékelektron-számhoz.
Elektronkonfiguráció, Lewis-jel és ionok
Az elektronkonfiguráció megmutatja az elektronok helyét, a Lewis-jel pedig csak a vegyértékelektronokat emeli ki. Na gyakran elveszíti 3s¹ elektronját, Cl pedig egy elektront vesz fel a 3p⁶ lezárásához. Ezek energetikai tendenciák, nem merev „oktettparancsok”.
Kémiai következmények és a fogalom határa
A vegyérték kémiai fogalom, nem egyszerűen a konfiguráció utolsó leírt tagja.
Vegyértékelektron, formális töltés és Lewis-szerkezet
A teljes vegyértékelektron-szám adja a Lewis-szerkezet elektronmérlegét. A formális töltés a nemkötő elektronokból és a kötő elektronok feléből számolható, és nem azonos az oxidációs számmal vagy részleges töltéssel.
A törzselektronok sem minden környezetben teljesen közömbösek
Könnyű főcsoport-elemek hétköznapi kémiájában a törzs alig változik. Nehéz elemeknél polarizálhatóság, relativisztikus hatások és belsőbb pályák részvétele árnyalhatja ezt a szétválasztást.
Átmeneti és belső átmeneti elemek
Fe semleges konfigurációja [Ar]3d⁶4s². Kationképzéskor a 4s elektronok távoznak a legtöbb 3d elektron előtt, noha semleges atom épülésekor 4s töltődött előbb; az orbitális energiasorrend foglaltsággal változik.
A csoportbeli vegyérték családokat jelez, nem minden oxidációs állapotot
Azonos csoport elemei hasonló reakciómintázatot mutatnak, de átmenetifémeknél több közeli energiájú pálya is részt vehet, ezért sok oxidációs állapot lehetséges.
Vegyértékelektronok a spektroszkópiában
Az alacsonyabb energiájú gerjesztések és ionizációk gyakran a vegyértékelektronokat érintik. Spektrumok és ionizációs energiák így kísérleti bizonyítékot adnak a külső elektronszerkezetre.
Megoldott feladatok
Előbb az elektronkonfigurációt és az elem blokkját azonosítsd, csak utána alkalmazz csoportszabályt.
Kén
Kén
Megoldás: S: [Ne]3s²3p⁴. A legnagyobb n=3, ezért főcsoport-szabállyal 6 vegyértékelektron.
Alumínium
Alumínium
Megoldás: Al: [Ne]3s²3p¹, így 3 vegyértékelektron és gyakori Al³⁺-képzés.
Vas
Vas
Megoldás: Fe esetén nem elég a „legnagyobb n” szabály. A 3d és 4s elektronok is lehetnek kémiailag aktívak, ionizációkor pedig 4s távozik előbb.