Elektron valensi
Elektron valensi adalah elektron yang paling langsung terlibat dalam ikatan dan reaksi kimia. Pada atom golongan utama biasanya elektron ini berada pada kulit dengan bilangan kuantum utama tertinggi. Pada logam transisi, elektron d yang berenergi dekat juga dapat ikut dalam ikatan dan perubahan keadaan oksidasi.
Menentukan elektron valensi pada atom golongan utama
Na adalah [Ne]3s¹ sehingga memiliki satu elektron kulit luar; Cl adalah [Ne]3s²3p⁵ sehingga memiliki tujuh. Unsur dalam satu kolom golongan utama mengulang pola ns/np yang sama dan menunjukkan kemiripan keluarga kimia.
Unsur representatif golongan 18 biasanya memiliki ns²np⁶ dan delapan elektron valensi. Helium merupakan pengecualian penting: kulit pertama hanya memiliki orbital 1s, sehingga 1s² sudah merupakan kulit penuh dengan dua elektron.
Simbol Lewis dan ikatan
Simbol Lewis menempatkan satu titik untuk setiap elektron valensi di sekitar lambang unsur. Empat elektron C sering mendukung empat ikatan; enam elektron O sering memberi dua ikatan dan dua pasangan bebas; tujuh elektron Cl sering memberi satu ikatan dan tiga pasangan bebas.
Elektron valensi, muatan formal, dan struktur Lewis
Untuk menyusun struktur Lewis, jumlahkan semua elektron valensi lalu distribusikan ke ikatan dan pasangan bebas. Muatan formal membagi elektron ikatan sama rata, sedangkan bilangan oksidasi memberikan seluruh elektron ikatan kepada atom yang lebih elektronegatif.
Elektron inti tidak selalu sepenuhnya “tidak relevan secara kimia”
Dalam model ikatan dasar, elektron inti dapat dianggap latar yang relatif inert. Namun spektroskopi resolusi tinggi, efek relativistik unsur berat, dan polarisasi inti menunjukkan keterkaitan dengan daerah valensi. Istilah valensi adalah pembagian yang berguna untuk reaktivitas.
Ion, keadaan oksidasi, dan logam transisi
Daerah valensi lebih luas pada unsur transisi dan transisi dalam
Fe ditulis [Ar]3d⁶4s². Karena 4s dan 3d berdekatan dalam energi, elektron d ikut dalam ikatan, magnetisme, dan berbagai keadaan oksidasi. Menghitung hanya elektron dengan n tertinggi akan kehilangan bagian penting kimia logam transisi.
Jumlah elektron valensi memprediksi keluarga, bukan setiap keadaan oksidasi
Pola kulit luar menjelaskan mengapa halogen sering cenderung menerima satu elektron. Tetapi keadaan oksidasi nyata juga bergantung pada energi ikatan, kisi, solvasi, ligan, dan energi total reaksi.
Konsekuensi kimia struktur valensi
Pengulangan konfigurasi luar dalam satu golongan menghasilkan pola umum dalam jumlah ikatan, pembentukan ion, dan reaktivitas. Namun ukuran orbital, keelektronegatifan, dan polarisabilitas berubah menurut periode, sehingga jumlah elektron valensi sama tidak berarti semua kimia identik.
Spektroskopi dapat mengamati keadaan elektron valensi secara langsung
Spektroskopi fotoelektron mengukur energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dan membedakan tingkat valensi dari tingkat inti yang lebih dalam. Posisi dan bentuk puncak valensi berubah dengan lingkungan ikatan, sehingga elektron valensi adalah keadaan kuantum yang dapat diteliti eksperimen.
Latihan
1. Sulfur
S memiliki [Ne]3s²3p⁴. Berapa elektron valensinya?
Penyelesaian
Kulit terluar n=3 berisi 2+4=6 elektron, jadi sulfur memiliki 6 elektron valensi.
2. Aluminium
Al adalah [Ne]3s²3p¹. Berapa elektron valensinya?
Penyelesaian
Kulit n=3 berisi total 3 elektron, jadi Al memiliki 3 elektron valensi.
3. Besi
Mengapa menghitung hanya elektron dengan n tertinggi tidak cukup untuk Fe?
Penyelesaian
Orbital 3d dan 4s berdekatan dalam energi, dan elektron 3d ikut dalam ikatan serta perubahan keadaan oksidasi.